JP2004510891A

JP2004510891A - Biodegradable copolyester nonwoven

Info

Publication number: JP2004510891A
Application number: JP2002532036A
Authority: JP
Inventors: ル、フミン; ヘイル、ウィリアム、エイ; ティンテャー、マーク、イー; ハリス、ウィリー、スコット
Original assignee: アソン　エンジニアリング、リミテッド
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2004-04-08
Also published as: ATE555241T1; CN100398306C; ES2382791T3; EP1330350B1; EP1330350A1; DK1330350T3; WO2002028626A1; EP1330350A4; CN1478015A

Abstract

A nonwoven fabric produced using an aliphatic copolyester as the filament material in a meltspinning process and apparatus including a filament extruder, spinneret and drawing unit having the capability of high velocity filament production. The fabric produced is biodegradable, soft, highly drapeable and has elastic properties. The degree of elasticity may be adjusted by varying filament production conditions and bonding parameters.

Description

【０００１】
（発明の背景）
１．発明の分野
本発明は、改善された布と不織布のウェブ（例えば、ナイロン、ポリエステル、及びポリプロピレンポリマー又は他の諸ポリマーで造られた不織布では達成することのできない、従来の諸特性の独特の組合せを有するスパンボンドウェブ）に関する。本発明は、スパンボンド法においてフィラメントの押出し及び延伸を行って、脂肪族−芳香族のコポリエステル材料を含有する不織布を造る方法によって造られる布を包含する。これら布は、非常に優れたドレープ適性（ｄｒａｐａｂｉｌｉｔｙ）を有し、防しわ性を有し、弾力性があり、ガンマ線で殺菌することができ、しかも、適正な状態では生物分解性である。
【０００２】
２．従来技術の記述
１９９６年８月１３日、フュミン・ル（ＦｕｍｉｎＬｕ）に交付された米国特許第５，５４５，３７１号、及び２００１年２月６日、フュミン・ルに交付された米国特許第６，１８３，６８４号は、不織布ウェブ又は布ウェブを製造するための方法及び装置を記述する。その装置は、複数の連続フィラメントを与えるための、一定間隔を置いて配置されている多孔を有する紡糸口金を備えた溶融紡糸装置及びポリマー押出し機と；該紡糸口金の下方の所定の距離に計略的に配置されている縦方向の細長いスロット（ｓｌｏｔ）を有する延伸装置と；該延伸装置内のフィラメントに延伸力（ｄｒａｗｉｎｇｆｏｒｃｅ）を生み出すための、該延伸装置の内部に空気を供給するノズルと；該延伸装置のスロットの下方に配置されている、フィラメントを集める可動プラットホーム（ｍｏｖｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ）であって、諸フィラメントを不織布又はウェブ又はシートに形成する該フィラメントを集める該可動プラットホームと；を備えている。
【０００３】
不織布ウェブに使用される最も一般的な合成紡織繊維は、ナイロン、ポリエステル又はポリプロピレンポリマー、及びそれらのコポリマーで造られている。これらのポリマーは全て溶融紡糸が可能であり、上記の米国特許第５，５４５，３７１号明細書に記述される装置を使用して、不織布に加工することができる。それらポリマーには、スパンボンド（ｓｐｕｎｂｏｎｄ）、メルトブローン（ｍｅｌｔｂｌｏｗｎ）、エアーレイド（ａｉｒｌａｉｄ）、ニードルパンチ（ｎｅｅｄｌｅｐｕｎｃｈｅｄ）、水流交絡（ｈｙｄｒｏｅｎｔａｎｇｌｅｄ）、又はカード（ｃａｒｄｅｄ）を適用することができる。これらの方法にはそれぞれ、特殊な諸特性を持つ布を造るという幾らかの利点はあるものの、それら布はしばしば、布の用途を制限する幾つかの制約を受ける。
【０００４】
（発明の要約）
本発明の目的は、これら従来技術によるポリマー布の限界を越える布を提供することである。本出願人等は、例えば、米国特許第５，５４５，３７１号明細書に記述されている装置及び方法と、米国特許第５，５９９，８５８号明細書（この米国特許明細書は、言及することによって本明細書に組み入れる）に記述されている、テネシー州キングスポート（Ｋｉｎｇｓｐｏｒｔ）のイーストマン・ケミカル社（ＥａｓｔｍａｎＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ）によって製造されている、フィラメントを造るためのコポリエステルとを使用して、織ったものではなく；非常に優れたドレープ適性を有し；弾力性があり；破損又は破断することなく、繰返しサイクルの間ずっと延伸し緩和することのできる；布を獲得したことを確認した。新規な布は、フィルム；セルロース系材料［例えば、綿、リヨセル（ｌｙｏｃｅｌｌ）、ポリラクチド（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅ）ポリマー、木材パルプ、木質繊維及び紙］；並びに他の天然繊維（例えば、ウール）；を包含する種々の構成材料に接合することができる。新規な布は、完全に分解されたとき、二酸化炭素及び水のみを残して、完全に生物分解することができる。仕上がった布は、ガンマ線又は電子ビームで殺菌することができる。その布に関しては、種々の接合技術［点接着による熱接合（ｐｏｉｎｔｂｏｎｄｅｄｔｈｅｒｍｏｂｏｎｄ）；樹脂接合；ニードルパンチ；水流交絡；スルーエア接合（ｔｈｒｏｕｇｈａｉｒｂｏｎｄｅｄ）若しくは超音波による接合；無線周波、マイクロ波又は誘電加熱による接合；を包含するが、それらに限定されない］を使用することができる。
【０００５】
新規な布はまた、米国特許第５，５４５，３７１号明細書に記述されている装置及び方法と、米国特許第５，４４６，０７９号；同第５，５９９，８５８号；及び同第６，０２０，３９３号明細書（これら米国特許明細書は、言及することによって本明細書に組み入れ、また、本明細書では「ＡＡＰＥ特許」という）に記述されている、フィラメントを造るための脂肪族−芳香族コポリエステル（以下、「ＡＡＰＥ」という）とを使用することによって形成することもできる。
【０００６】
新規な布は典型的には、温暖な浅瀬海岸の塩水環境において１５〜２０週間の期間で生物分解が可能である。類似の結果は、淡水でも認められる。海水による生物分解性は、生態学的理由により非常に望ましい特性である。ウミガメ等の海洋生物は、バッグ及び包装材料のような廃棄されたプラスチック製品を摂取して（それら製品をクラゲと間違えて）、結果的にしばしば死に至ることが広く知られている。
【０００７】
本明細書に記述する本発明によって製造される新規な布の用途には、外科的なドレープ（ｄｒａｐｅ）及びガウン；滅菌用包装材料及びサージカルパック；使い捨て衛生的構成材料；織物の代用品としての耐久性製品；合成皮革；伸縮可能なぬぐい取り製品；並びに、優れた適合度と形状とが重要である、使い捨てダイヤパー（ｄｉｓｐｏｓａｂｌｅｄｉａｐｅｒｓ；使い捨ておむつ、使い捨て生理用ナプキン等）及び失禁用製品のような製品のための弾性構成材料；が包含される。
【０００８】
（発明の詳細な記述）
本発明は、プロダクト・バイ・プロセス（ｐｒｏｄｕｃｔｂｙｐｒｏｃｅｓｓ）に関するものであり；とりわけ、テネシー州キングスポートのイーストマン・ケミカル社によって製造されている、特殊なコポリエステルであって、「脂肪族−芳香族コポリエステル及び多孔性のエステル／ポリマー（Ａｌｉｐｈａｔｉｃ−ＡｒｏｍａｔｉｃＣｏｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓａｎｄＣｅｌｌｕｌａｒＥｓｔｅｒ／ｐｏｌｙｍｅｒ）、」なる名称の、１９９７年２月４日にチャールズ・ブキャナン（ＣｈａｒｌｅｓＢｕｃｈａｎａｎ）等に交付された米国特許第５，５９９，８５８号に記述されている脂肪族−芳香族コポリエステルを包含する上記特殊なコポリエステルから造られる不織布と；とりわけ、米国特許第５，５４５，３７１号明細書（この米国特許明細書は、言及することによって本明細書に組み入れる）に記述されているような方法及び装置に採用される、高分子物質としての脂肪族コポリエステルの使用方法と；に関する。好ましい態様の製造において、上記の米国特許第５，５４５，３７１号明細書に記述されている装置を使用するスパンボンド法は、速いフィラメント速度（ｆｉｌａｍｅｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙ）で実施される。
【０００９】
加えて、その不織布は、米国特許第５，５４５，３７１号明細書に記述されている方法及び装置で使用されるポリマーとして、ＡＡＰＥ特許に記述されている脂肪族−芳香族コポリエステルから造ることもできる。
【００１０】
本発明では、ＡＡＰＥ特許に記述されているポリエステルが使用される。１つの好ましい態様において、ＡＡＰＥはテネシー州キングスポートのイーストマン・ケミカル社によって製造生産され、且つ、商標「ＥＡＳＴＡＲ　ＢＩＯ（登録商標）ＧＰ　ＣｏＰｏｌｙｅｓｔｅｒ」なる名称で販売されている。一層具体的に言えば、ＡＡＰＥは、

［式中、
Ｒ１は、Ｃ２〜Ｃ８のアルキレン又はオキシアルキレンから成る群の１つ以上から選ばれ、且つ、Ｒ１のモル百分率は約８０〜１００であり；
Ｒ３は、Ｃ２〜Ｃ８のアルキレン又はオキシアルキレン；ハロ、Ｃ６〜Ｃ１０アリール及びＣ１〜Ｃ４アルコキシから成る群から独立的に選ばれる１つ〜４つの置換基で置換されているＣ２〜Ｃ８のアルキレン又はオキシアルキレン；Ｃ５〜Ｃ１２シクロアルキレン（例えば、１，４−シクロヘキサンジメタノール）；ハロ、Ｃ６〜Ｃ１０アリール及びＣ１〜Ｃ４アルコキシから成る群から独立的に選ばれる１〜４の置換基で置換されているＣ５〜Ｃ１２シクロアルキレン；から成る群の１つ以上から選ばれ、且つ、Ｒ３のモル百分率は０〜約２０であり；
Ｒ２は、Ｃ２〜Ｃ１２のアルキレン又はオキシアルキレン；ハロ、Ｃ６〜Ｃ１０アリール及びＣ１〜Ｃ４アルコキシから成る群から独立的に選ばれる１〜４の置換基で置換されているＣ２〜Ｃ１２のアルキレン又はオキシアルキレン；Ｃ５〜Ｃ１０シクロアルキレン；ハロ、Ｃ６〜Ｃ１０アリール及びＣ１〜Ｃ４アルコキシから成る群から独立的に選ばれる１〜４の置換基で置換されているＣ５〜Ｃ１０シクロアルキレン；から成る群の１つ以上から選ばれ、且つ、Ｒ２のモル百分率は約３５〜約９５であり；
Ｒ４は、Ｃ６〜Ｃ１０アリール；ハロ、Ｃ６〜Ｃ１０アリール及びＣ１〜Ｃ４アルコキシから成る群から独立的に選ばれる１〜４の置換基で置換されているＣ６〜Ｃ１０アリール；Ｃ５〜Ｃ１０シクロアルキレン；ハロ、Ｃ６〜Ｃ１０アリール及びＣ１〜Ｃ４アルコキシから成る群から独立的に選ばれる１〜４の置換基で置換されているＣ５〜Ｃ１０シクロアルキレン；から成る群の１つ以上から選ばれ、且つ、Ｒ４のモル百分率は約５〜約６５である］の繰返し単位を有する、本質的に線状のランダムコポリエステル又はそれらの枝分かれコポリエステル及び／若しくは連鎖延長コポリエステルである。
【００１１】
好ましいＡＡＰＥは、Ｒ１がＣ２〜Ｃ８アルキレンから選ばれており、且つ、約９０〜１００モル百分率の量で存在しており；Ｒ３が、０〜約１０モル百分率の量で存在しており；Ｒ２が、Ｃ２〜Ｃ８のアルキレン又はオキシアルキレンから成る群の１つ以上から選ばれており、且つ、約３５〜約９５モル百分率の量で存在しており；しかも、Ｒ４が、Ｃ６〜Ｃ１０アリールから成る群の１つ以上から選ばれており、且つ、約５〜約６５モル百分率の量で存在しているものである。一層好ましいＡＡＰＥは、Ｒ１がＣ２〜Ｃ４アルキレンから選ばれており、且つ、約９５〜１００モル百分率で存在しており；Ｒ３が、０〜約５モル百分率で存在しており；Ｒ２が、Ｃ２〜Ｃ６アルキレンから成る群の１つ以上から選ばれており、且つ、約３５〜約６５モル百分率で存在しており；しかも、Ｒ４が、１，４−二置換Ｃ６アリールであり、且つ、約３５〜約６５モル百分率で存在しているものである。
【００１２】
本明細書で使用する用語「アルキル」及び「アルキレン」は、直鎖又は枝分かれ鎖の部分［例えば、−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−及び−ＣＨ２ＣＨ（ｘ）−ＣＨ２−］をいう。用語「オキシアルキレン」は、１〜４のエーテル酸素基を有するアルキレン鎖をいう。用語「シクロアルキレン」は、シクロアルキル部分を有するあらゆるアルキル基をいう。
【００１３】
これらＡＡＰＥのための他の好ましい組成物は、二酸成分の１００モル百分率及びジオール成分の１００モル百分率に基づき、次のモル百分率の、次の二酸及びジオール（又はポリエステルを形成するそれらの誘導体）：
（１）グルタル酸（約３０〜約７５％）、テレフタル酸（約２５〜約７０％）、１，４−ブタンジオール（約９０〜１００％）、及び変性ジオール（０〜約１０％）；
（２）コハク酸（約３０〜約９５％）、テレフタル酸（約５〜約７０％）、１，４−ブタンジオール（約９０〜１００％）、及び変性ジオール（０〜約１０％）；
（３）アジピン酸（約３０〜約７５％）、テレフタル酸（約２５〜約７０％）、１，４−ブタンジオール（約９０〜１００％）、及び変性ジオール（０〜約１０％）；
から調製されるものである。
【００１４】
変性ジオールは、１，４−シクロヘキサンジメタノール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール及びネオペンチルグリコールから選ぶのが好ましい。最も好ましいＡＡＰＥｓは、アジピン酸を約５０〜約６０モル百分率、テレフタル酸を約４０〜約５０モル百分率、及び１，４−ブタンジオールを少なくとも９５モル百分率含有する、線状コポリエステル、枝分かれコポリエステル又は連鎖延長コポリエステルである。なおさら好ましくは、アジピン酸は約５５〜約６０モル百分率で存在し、テレフタル酸は約４０〜約４５モル百分率で存在し、及び１，４−ブタンジオールは少なくとも９５モル百分率で存在する。そのような諸組成物は、テネシー州キングスポートのイーストマン・ケミカル社から市販されている。
【００１５】
好ましいＡＡＰＥの具体的な例には、（ａ）グルタル酸５０％／テレフタル酸５０％／１，４−ブタンジオール１００％、（ｂ）グルタル酸６０％／テレフタル酸４０％／１，４−ブタンジオール１００％、又は（ｃ）グルタル酸４０％／テレフタル酸６０％／１，４−ブタンジオール１００％を含有するポリ（テトラメチレン　グルタレート−コ−テレフタレート）；（ａ）コハク酸８５％／テレフタル酸１５％／１，４−ブタンジオール１００％、又は（ｂ）コハク酸７０％／テレフタル酸３０％／１，４−ブタンジオール１００％を含有するポリ（テトラメチレン　スクシネート−コ−テレフタレート）；コハク酸７０％／テレフタル酸３０％／エチレングリコール１００％を含有するポリ（エチレン　スクシネート−コ−テレフタレート）；及び、アジピン酸８５％／テレフタル酸１５％／１，４−ブタンジオール１００％を含有するポリ（テトラメチレン　アジペート−コ−テレフタレート）；が包含される。
【００１６】
ＡＡＰＥは、約１０〜１０００の繰返し単位、好ましくは約１５〜約６００の繰返し単位を有するのが望ましい。ＡＡＰＥは、重量で６０／４０のフェノール／テトラクロロエタンの溶液１００ｍｌに入れた試料０．５ｇを２５℃の温度で測定して、好ましくは約０．４〜約２．０ｄｌ／ｇ、一層好ましくは約０．７〜約１．４ｄｌ／ｇの固有粘度を有する。
【００１７】
本発明のＡＡＰＥは、枝分かれ剤（ｂｒａｎｃｈｉｎｇａｇｅｎｔ）を含有することもできる。枝分かれ剤の重量％の範囲は、ＡＡＰＥの全重量％に基づき約０．０１〜約１０重量％、好ましくは０．１〜１．０重量％である。
【００１８】
枝分かれ剤は、約５０〜約５０００、一層限定して言えば約９２〜約３０００の重量平均分子量と、約３〜約６の官能価とを有するのが好ましい。枝分かれ剤は、３〜６のヒドロキシル基を有するポリオールであるか、３若しくは４のカルボキシル基を有するポリカルボン酸であるか、又は合計３〜６のヒドロキシル基とカルボキシル基とを有するヒドロキシ酸である場合がある。
【００１９】
枝分かれ剤として作用する代表的な低分子量ポリオールには、グリセロール、トリメチロールプロパン、１，２，４−ブタントリオール、ペンタエリトリトール、１，２，６−ヘキサントリオール、ソルビトール、１，１，４，４−テトラキス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート及びジペンタエリトリトールが包含される。一層大きい分子量（分子量４００〜３０００）のポリオールの、際立った枝分かれ剤の例は、２〜３の炭素を有するアルキレンオキシド（例えば、エチレンオキシド及びプロピレンオキシド）をポリオール開始剤と一緒に濃縮することにより得られるトリオールである。
【００２０】
枝分かれ剤として使用することのできる代表的なポリカルボン酸には、グリセロール、トリメチロールプロパン、１，２，４−ブタントリオール、ペンタエリトリトール、１，２，６−ヘキサントリオール、ソルビトール、１，１，４，４−テトラキス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート及びジペンタエリトリトールが包含される。一層大きい分子量（分子量４００〜３０００）のポリオールの、際立った枝分かれ剤の例は、２〜３の炭素を有するアルキレンオキシド（例えば、エチレンオキシド及びプロピレンオキシド）をポリオール開始剤と一緒に濃縮することによって得られるトリオールである。
枝分かれ剤としての代表的ヒドロキシ酸には、リンゴ酸、クエン酸、酒石酸、３−ヒドロキシグルタル酸、ムチン酸、トリヒドロキシグルタル酸、及び４−（β−ヒドロキシエチル）フタル酸が包含される。そのようなヒドロキシ酸は、３以上のヒドロキシル基とカルボキシル基との組合せを有する。
【００２１】
とりわけ好ましい枝分かれ剤には、トリメリト酸、トリメシン酸、ペンタエリトリトール、トリメチロールプロパン及び１，２，４−ブタントリオールが包含される。
本発明の枝分かれＡＡＰＥの１つの例は、１，４−ブタンジオール１００モル百分率と、テレフタル酸４３モル百分率と、アジピン酸５７モル百分率とを含有し、且つ、ペンタエリトリトール０．５重量％で枝分かれしているポリ（テトラメチレン　アジペート−コ−テレフタレート）である。このコポリエステルは、アジピン酸ジメチルとテレフタル酸ジメチルとペンタエリトリトールと１，４−ブタンジオールとを、初期にＴｉ（ＯｉＰｒ）_４として存在するＴｉ１００ｐｐｍの存在下、真空で、１９０℃で１時間、２００℃で２時間、２１０℃で１時間、次いで、２５０℃で１．５時間の間加熱すれば生成する。このコポリエステルは典型的には、形成の後、発泡押出しで使用するためにペレット化する。
【００２２】
本発明のもう１つの枝分かれＡＡＰＥは、１，４−ブタンジオール１００モル百分率と、テレフタル酸４３モル百分率と、アジピン酸５７モル百分率とを含有し、且つ、ピロメリト酸二無水物０．３重量％で枝分かれしているポリ（テトラメチレン　アジペート−コ−テレフタレート）である。このコポリエステルは、線状のポリ（テトラメチレン　アジペート−コ−テレフタレート）をピロメリト酸二無水物と一緒に、押出し機を使用して反応押出（ｒｅａｃｔｉｖｅｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）を行うことによって生成する。
本発明のＡＡＰＥはまた連鎖延長剤を含有することがある。典型的な連鎖延長剤は、米国特許第５，８１７，７２１号明細書に開示されているようなジビニルエーテルであり、この米国特許明細書は言及することにより本明細書に組み入れる。好ましいジビニルエーテルは、１，４−ブタンジオール　ジビニルエーテル、１，５−ヘキサンジオール　ジビニルエーテル及び１，４−シクロヘキサンジメタノール　ジビニルエーテルである。連鎖延長剤の重量％の範囲は、ＡＡＰＥの全重量％に基づき０．０１〜５重量％、好ましくは０．３〜２．５重量％である。
【００２３】
それらポリエステル及びコポリエステルの製法は、当該技術（米国特許第２，０１２，２６７号明細書）では周知である。そのような反応は通常、重縮合触媒（例えば、四塩化チタン、二酢酸マンガン、酸化アンチモン、二酢酸ジブチルスズ、塩化亜鉛、又はそれらの組合せ）の存在下、１５０℃〜３００℃の温度で行う。それら触媒は典型的には、諸反応物の全重量に基づき、１０〜１０００ｐｐｍの量で使用する。本発明の目的のための、代表的な脂肪族ポリエステルは、グルタル酸ジメチルと１，６−ヘキサンジオールの重縮合生成物である。このポリエステル、ポリ（ヘキサメチレン　グルタラート）は、グルタル酸ジメチルと１，６−ヘキサンジオールとを、Ｔｉ１００ｐｐｍの存在下、真空中、約２１０℃で４時間、次いで、約２６０℃で１．５時間の間加熱すれば生成する。代表的な脂肪族−芳香族コポリエステルは、テレフタレート３０モル百分率を含有するポリ（テトラメチレン　グルタラート−コ−テレフタレート）である。このポリエステルは、グルタル酸ジメチルとジメチルテレフタレートと１，４−ブタンジオールとを、初期にＴｉ（ＯｉＰｒ）_４として存在するＴｉ１００ｐｐｍの存在下、真空中、２００℃で１時間、次いで、２４５℃で０．９時間の間加熱すれば生成する。
【００２４】
フィラメントのために、イーストマンの「ＥＡＳＴＡＲ　ＢＩＯ　ＧＰ」コポリエステル材を用いて造られるスパンボンド布（ｓｐｕｎｂｏｎｄｆａｂｒｉｃ）は、室温における固有の防しわ性と組合さった非常に優れたドレープ適性を有する布を生じる。この布は、スリックネス（ｓｌｉｃｋｎｅｓｓ；光り易さ）又は光沢（ｓｈｉｎｉｎｅｓｓ；てかてか光る性質）を持たない柔らかさを達成し、また、使用中、騒音がしない。このようにして造られた布の中には、添加剤及び顔料を組み入れることができる。仕上げ処理によって、審美性の持ち味を変えることもできる。
造られた布は、シートが、繰返しサイクルで破壊されることなく、延伸され、次いで緩和され、再び延伸されることができるという点で弾性シートを与える。この材料から造られたフリース（ｆｌｅｅｃｅｓ）は、破断しない高弾性を示す。紡糸プロセス条件を一部変更することによって、弾性率を特定の布用途に適応させることができる。同様にそのプロセス条件を適切に選定すれば、表面摩擦係数を、ゴムの感触から柔らかい綿のテキスチャー（ｔｅｘｔｕｒｅ）に変えることができる。更に、そのプロセス条件を選定することによって、表面特性を、粘着性フィラメント束の外観から粘着性フィラメント束を含まないものに変えることもできる。
【００２５】
本発明によって造られた布は、多くの構成材料又は基体（ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ）（フィルム；布；不織布；金属のシート又は層；及び紙を包含するが、それらに限定されない）に接合することができる。その布は、その布自身を含む様々なポリマー及び配合剤で押し出し被覆することができる。その布は、セルロース系材料；及び他の天然繊維；及びポリラクチド等の生物分解性ポリマー；に接合するのに適している。他の繊維のスパンボンド構造部材は、本発明のコポリエステル（他の生物分解性ポリマー又は堆肥化できるポリマーを包含する）を、他のポリマーと一緒にペレット混合するか又は溶融混合することによって造ることもできる。
非常に重要なことであるが、本発明によって造られたスパンボンド法の布は、堆肥化環境で分解し、完全に分解したとき、二酸化炭素及び水のみが残る。堆肥化環境から保護されるとき、耐久性の不織布を実現することができる。
【００２６】
本明細書に記述されるコポリエステルは、オンラインで他の繊維材料の上にスパンボンドを行って、複数層の製品を造ることができる。この一群の材料で造った布及び複合材料は、ガンマ線で殺菌することができる。
【００２７】
この布に関連し、種々の接合技術を使用することができる。布の接合は、例えば、点接着カレンダリング（ｐｏｉｎｔｂｏｎｄｅｄｃａｌｅｎｄｅｒｉｎｇ）；樹脂接合；ニードルパンチ；スルーエア接合若しくは超音波による接合；無線周波、マイクロ波又は誘電加熱による接合；で行うことができる。仕上がった布を他の材料に接合する工程は、ホットメルト接着剤、超音波、無線周波、マイクロ波又は誘電加熱による接合；熱風又は放射による接合；並びに、他の積層技術を包含することがある。このポリマーの結晶融点が低い（約１０８度）ために、諸製造工程における高速接合が改善される。
【００２８】
その布は、ある対象又は形態の回りに熱収縮して、弾性、強度及び靭性を保持しつつ、弾性の形状適合性（ｆｏｒｍ−ｆｉｔｔｉｎｇ）布を造ることができる。
本発明に従って造られる布は、イーストマン（Ｅａｓｔｍａｎ）の生物分解性コポリエステルから成る諸構成材料の１つ以上を有する、複数構成材料のフィラメントの形態から得ることができるが、それら構成材料に限定されない。フィラメントの横断面形状［例えば、円形構造、リボン構造、中空構造、三葉（ｔｒｉｌｏｂａｌ）構造、及び他の高次の表面の幾何学的構造］とは関係なく、並列（ｓｉｄｅ−ｂｙ−ｓｉｄｅ）、被覆／コア（ｓｈｅａｔｈ／ｃｏｒｅ）、海に浮かぶ島（ｉｓｌａｎｄ−ｉｎ−ｔｈｅ−ｓｅａ）のような複数構成材料フィラメントのスタイルを使用することができる。
【００２９】
本発明は、それの好ましい態様に関する次の実施例によって更に説明することができる。これら実施例は単に説明するために包含されており、特別に記載していない限り、本発明の範囲を限定する意図はないことを理解すべきである。
次に、とりわけ諸添付図面を参照しながら、これらの目的及び以下で明らかにする他の諸目的に基づく本発明を記述する。
【００３０】
（発明の好ましい態様）
次の実施例では、米国特許第５，５４５，３７１号及び米国特許第６，１８３，６８４号明細書に記述されている方法とスパンボンド機を用いて、布を造った。
【００３１】
実施例１
「Ｅａｓｔａｒ　ＢＩＯ（登録商標）ＧＰ」コポリエステルのペレットは、押出し機の中に入れる前、樹脂中の水分含有量約３００ｐｐｍを達成するために、４５℃で６時間の間乾燥した。押出し機及びスピンビーム（ｓｐｉｎｂｅａｍ）の温度は、１９５℃に設定した。紡糸口金の濡れ面は、幅が５００ｍｍであり、直径０．３５ｍｍのオリフィスを有した。オリフィスの総数は２０１６だった。押出されたフィラメントは、紡糸口金の濡れ面よりも１００ｍｍ長い縦方向スロットを備えた延伸装置によって、下方に延伸した。そのスロットに３５ｐｓｉの圧縮空気を供給し、該スロットを出る延伸済みフィラメントは、ワイヤの下に吸込み箱（ｓｕｃｔｉｏｎｂｏｘ）を有する可動ベルトの上に置いた。溶融体の押出し量（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）は、０．５ｇ／穴／分（ｇｈｍ）の速度の一対の計量型ポンプによって計った。そのベルトの上に形成されるウェブは、１５ｍ／分で移動し、カレンダーによって８５℃の温度で熱接着を行った。このようにして造った布は、ロール上に巻き上げた。カレンダリング前のフィラメントは、１．３デニールを有し、また、その布は、１３０ｇ／ｍ^２の坪量を有した。そのスパンボンド布は、優れた外観と、弾性と、優れた取扱い性とを有し、取扱いによる絹鳴り（ｓｃｒｏｏｐ；きしる音）又は騒音を出さなかった。
【００３２】
その布の品質は、ＤＳＣ（示差走査熱量分析）試験の結果から認めることができる。第１のＤＳＣ曲線（これは布の諸特性を反映する）は、１２０℃で大きな吸熱（ｅｎｄｔｈｅｒｍ）融点を持つ２並数特性（ｂｉ−ｍｏｄａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ）を示した。第２の走査（これは布の諸特性を消去して、ポリマーの諸特性を反映する）は、１０８℃で比較的広いが単一並数（ｓｉｎｇｌｅｍｏｄｅ）の吸熱融点を示した。第１の走査ＤＳＣで評価した結晶化度は２９％であった。一層大きい押出し量を有し、また、一層速い紡糸速度と一層遅い紡糸速度の両方によるスパンボンド布をも、首尾良く製造した。
【００３３】
実施例２
「Ｅａｓｔａｒ　ＢＩＯ（登録商標）ＧＰ」樹脂のために、同様の機械装置を設置し、実施例１で使用した方法及び手順を使用した：但し、使用した溶融温度は２０５℃であり、圧縮空気の圧力は４５ｐｓｉに高めた。０．５ｇｈｍで造ったフィラメントは、１．０デニールを有し、また、布は、３０ｍ／分で得られ、坪量は７０ｇ／ｍ^２であった。４０ｇ／ｍ^２の坪量を有する布もまた、４０ｍ／分の線速度で造った。
条件を変えることによって、１０〜１７ｇ／ｍ^２の坪量を有するスパンボンド布を造った。著しく大きい押出し量も達成された。これらのウェブは全て、優れた構造的完全性（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）を示した。
【００３４】
この布組成物の利点の幾つかには、次のことが包含される：
ａ）造られた布は、室温での固有の防しわ性と組合さった非常に優れたドレープ適性を有する。この布は、スリックネス（光り易さ）又は光沢（てかてか光る性質）を持たない柔らかさを達成し、また、使用中、騒音がしない；
ｂ）そのシートは、繰返しサイクルで破壊されることなく、延伸され、次いで緩和され、再び延伸されることができるという点で弾性である。この材料から製造されたフリースは、破断を生じることなく、高い弾性を発揮する。紡糸プロセス条件を一部変更することによって、弾性率を特定の布用途に適応させることができる。同様にそのプロセス条件を適切に選定すれば、表面摩擦係数を、ゴムの感触から柔らかい綿のテキスチャーに変えることができ、また、粘着性外観から粘着性でないものに変えることができる；
【００３５】
ｃ）その布は、ウール、綿、リヨセル、木材パルプ、ポリラクチドポリマー、ポリカプロラクトン、紙、及び他の堆肥化可能なポリマー／生物分解性ポリマーを包含するがそれらに限定されないものから造られた多数の構成材料の基体に接合することができる。その布はまた、フィルム類及び他のポリエステル類に積層することもできる；
ｄ）その材料は、堆肥化環境で分解し、完全に分解したとき、二酸化炭素、水、及び微量の無機化合物のみが残るものの、そのような環境以外では耐久性があるか、又は長寿命である；
ｅ）この一群の材料で造った布及び／又は複合材料は、電子ビーム又はガンマ線で殺菌することができる；
【００３６】
ｆ）その布は、利用可能な大抵の技術によって、単一層又は複数層で、それ自体に又は他の諸材料に接合することができる。この布に関し、種々の接合技術を使用することができる。この布の接合は、例えば、点接着カレンダリング；樹脂接合；スルーエア接合；ホットメルト接着剤；水流交絡、ニードリング（ｎｅｅｄｌｉｎｇ）、超音波、無線周波、マイクロ波及び誘電加熱による接合；バインダー繊維による接合；並びに成形；によって熱接合することができる。このポリマーの結晶融点が低いために、諸製造工程における高速接合が改善される。諸製品は典型的には、取扱う時、又は使用中、騒音がしない；
ｇ）その布は、ある対象又は形態の回りに熱収縮して、弾性、強度及び靭性を保持しつつ、弾性の形状適合性布を造ることができる。
【００３７】
この布の用途には次のものが包含されるが、それらに限定されない：
ａ）外科用のドレープ及びガウン、更に、例えば農薬から保護するための他のバリヤー布、等；
ｂ）滅菌用包装材料及びサージカルパックの構成材料；
ｃ）ダイヤパー、失禁用のパッド及び衣類、タンポン、女性向け衛生的パッド、使い捨ての下着及びベッドパッド及び他の体液閉じ込め手段、使い捨てのタオル又は他の限定された生活用製品、等を包含するが、それらに限定されない使い捨て衛生的構成材料；
ｄ）織物及び編物のための不織布代替品であって、使用中、それの生物分解性が弱められないもの（例えば、枕の裏地及びカバー、クッション材料、断熱材（ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ）、掛け布、衣類、手袋、並びに幾つかの工業用物品）；
【００３８】
ｅ）雑草防除、砂防、苗木用のマット及び容器、熱成形済み植木鉢、高木用及び低木用のボールカバー、植物処理のための配送システム、等を包含する、多数の用途のための、農業用、園芸用、及びジオテキスタイル用（ｇｅｏｔｅｘｔｉｌｅ）の布並びに網；
ｆ）合成皮革、ビニル樹脂、スエード革、及び他の高価な高級布のための、対応性及び伸張性基体；
ｇ）耐久性、引裂き抵抗を必要とするぬぐい取り製品であって、引裂かれる前、十分に伸縮することができ、更に、ほこり（ｄｕｓｔ）又は他の粒状物質を捕らえて保持するもの；他の諸態様において、スパンボンデッド布は、洗浄用及び殺菌用の薬品、医療／化粧のための肌の処理剤、家具用ワックス等を配送するのに使用することができる；
【００３９】
ｈ）フィルムの基材若しくは裏地又は他の層と組合されて独特の構造体を形成した、上述のあらゆるもの；
ｉ）上述の製品と、同一種の樹脂で造られた、形成されたか又は不織布に積層されたフィルムとの組合せ；
ｊ）上述の製品と、形成されたフィルム又は不織布に積層されたフィルムとの組合せ；
ｋ）この生物分解性ＣｏＰＥＴ（コポリエステル）から成る諸構成材料の１つ以上を有する、複数構成材料のフィラメント形態によって造られた布。そのような複数構成材料フィラメントのスタイルは、フィラメントの横断面形状（例えば、円形、リボン、三葉、中空）とは関係なく、並列、被覆／コア、海に浮かぶ島（ｉｓｌａｎｄ−ｉｎ−ｔｈｅ−ｓｅａ）を包含することがあるが、それらに限定されない。
【００４０】
ｌ）複数フィラメントの形態によって造られる布。この布構造体は、異なる２つ以上のフィラメントの混合物であって、これらフィラメント構成要素の１つの少なくとも一部分が、この生物分解性ＣｏＰＥＴ（コポリエステル）から成っているもの；複数フィラメントのスタイルは、項目（ｋ）の複数構成材料形態と組合せることができる；並びに
ｍ）弾性を必要とする耐久性物品だけでなく、使い捨てダイヤパー、成人向け失禁用製品のような諸製品のための弾性要素。
【００４１】
造られた布は、熱を加えたとき、収縮性を示す。結果として得られる収縮済み布は、脆弱化することなく、収縮前の布の弾性を保持する。その材料は、ある対象物の周りを該材料で包むときの該対象物の表面にぴったり合うように、収縮する。その収縮率は、元のシート寸法の９０％ほども大きいが、得られる全収縮率は、ベースシートが造られる加工条件を選定することによって決定することができる。スパンボンド法において、収縮率を決定する要因は、フィラメント速度及び熱接合条件である。有効な冷却、及び織り込み繊維（ｔｈｒｅａｄｌｉｎｅ）の温度制御もまた重要である。
【００４２】
布のシートが収縮するとき、該シートの繊維構造の特徴は、該シートの多孔度が減少し、該シートのバリヤー性が坪量と一緒に増大するが、弾性は残留するような外形寸法で収縮することである。熱の作用で収縮する従来のポリエステル布は典型的には、脆弱化して硬くなるのに対して、本発明の新規物品では、可とう性及び弾性が保持される。加えて、収縮率を抑制することによって、予定された寸法と伸張／回復の特性とを有する弾性物品を製造することが可能になる。制御可能な熱収縮によって、孔径を制御することができ、また、使い捨てフィルターを造ることができる。
【００４３】
そのような諸特性は、最初、ある寸法で加工され、次いで、熱を使用して寸法を最終の製品形態に変える物品の製造において特に適用可能である。そのような適用性は、使い捨てのダイヤパー及びトレーニングパンツ、成人向け失禁用製品、衣服、形成された女性向け衛生的パッドを製造するのに有用であるだけでなく、断熱性か、通気性によるバリヤー保護か、又は形状適合性（ｆｏｒｍｆｉｔｔｉｎｇ）を必要とする包装材料（例えば、ガンマ線又は電子ビームで殺菌することのできる外科用のラップ及び衣類、包帯、裏地布、手袋、車のカバー、マットレスのカバー及びパッド、食品接触材料、焼き嵌めワインビンの包装、並びに容器のラベルであるが、それらに限定されない）に適応することができる。
【００４４】
本発明の不織布は、スパンボンド法によって製造されることを説明してきたが、同等の布は、メルトブローン、エアーレイド又はカードによるウェブ形成法によって製造することができる。スパンボンドとメルトブローンの組合せもまた使用することができる。
本発明の布は典型的には、温暖な浅瀬海岸の塩水環境において１５〜２０週間の期間で生物分解が可能である。フロリダ州ライトハウスポイント（ＬｉｇｈｔｈｏｕｓｅＰｏｉｎｔ）のドックに結び付けた、秤量済みロープで造った該布の試料が平均干潮位以下に保持されるように、該試料を吊り下げることから成る試験によると、該試料は１５週間後、分解して非常に脆くて薄いベール（ｖｅｉｌ）になっており、海水から回収する時、崩壊した。
【００４５】
本発明の目的は、イーストマン・ケミカル社によって製造されておりイーストマン・ケミカル社から登録商標「ＥＡＳＴＡＲ　ＢＩＯ　ＧＰ」コポリエステル（ＣｏＰＯＬＹＥＳＴＥＲ）で現在市販されている特殊なコポリエステルを、スパンボンド不織布の方法及び装置に使用して改善された、織られていない布であって、他の不織布では達成することのできない特性の独特の組合せを有する該布を提供することである。
【００４６】
更に、本発明のもう１つの目的は、弾性、熱接合性を与え、生物分解性であり、しかも、ガンマ線で殺菌することのできるスパンボンドであることもある不織布を提供することである。
本発明は、最も実際的で且つ好ましい態様であると思われるものについて、本明細書で説明し、記述してきた。しかし、本発明の範囲内でそこからの逸脱が行われるかも知れないし、また、明白な部分的変更が当業者に思い浮かぶであろうことは認識される。[0001]
(Background of the Invention)
1. Field of the invention
The present invention relates to an improved fabric and nonwoven web (e.g., a spun having a unique combination of conventional properties that cannot be achieved with nonwoven fabrics made of nylon, polyester, and polypropylene polymers or other polymers). Bond web). The present invention includes a fabric made by a method of extruding and drawing filaments in a spunbond process to make a nonwoven fabric containing an aliphatic-aromatic copolyester material. These fabrics have very good drapability, are wrinkle-resistant, resilient, can be sterilized with gamma radiation, and are biodegradable in the proper state.
[0002]
2. Description of the prior art
U.S. Patent No. 5,545,371 issued to Fumin Lu on August 13, 1996, and U.S. Patent No. 6,183, issued to Fumin Lu on February 6, 2001. No. 684 describes a method and apparatus for producing a nonwoven or fabric web. The apparatus includes a melt spinning device and a polymer extruder with a spaced spinneret having porosity to provide a plurality of continuous filaments; and a schematic extruder at a predetermined distance below the spinneret. A drawing device having a longitudinally elongated slot arranged in a line; a nozzle for supplying air into the drawing device to create a drawing force on the filaments in the drawing device; A moving platform for collecting filaments, located below the slot of the drawing device, the collecting platform forming the filaments in a nonwoven fabric or web or sheet. I have.
[0003]
The most common synthetic textile fibers used for nonwoven webs are made of nylon, polyester or polypropylene polymers, and copolymers thereof. All of these polymers are melt spinnable and can be processed into nonwoven fabrics using the equipment described in US Pat. No. 5,545,371, mentioned above. Spunbond, meltblown, air laid, needle punched, hydroentangled, or carded can be applied to these polymers. Although each of these methods has some advantages in making fabrics with particular properties, they often suffer from several limitations that limit the use of the fabric.
[0004]
(Summary of the Invention)
It is an object of the present invention to provide a fabric that exceeds the limitations of these prior art polymer fabrics. Applicants refer to, for example, the apparatus and method described in U.S. Pat. No. 5,545,371 and U.S. Pat. No. 5,599,858, which is incorporated herein by reference. Using a copolyester for making filaments, manufactured by Eastman Chemical Company of Kingsport, Tenn., Which is incorporated herein by reference. Non-woven; has excellent drapeability; resilient; stretches and relaxes throughout repeated cycles without breakage or breakage; confirms that the fabric has been obtained . The novel fabrics include films; cellulosic materials [eg, cotton, lyocell, polylactide polymers, wood pulp, wood fibers and paper]; and other natural fibers (eg, wool); To the constituent materials of The new fabric, when completely degraded, can be completely biodegraded, leaving only carbon dioxide and water. The finished fabric can be sterilized with gamma or electron beams. Regarding the fabric, various bonding techniques [point bonded thermobond; resin bonding; needle punch; water entanglement; through air bonded or ultrasonic bonding; radio frequency, microwave or dielectric But not limited to bonding by heating].
[0005]
Novel fabrics are also described in U.S. Pat. No. 5,545,371 and in U.S. Pat. Nos. 5,446,079; 5,599,858; U.S. Pat. No., 020,393 (these U.S. patents are incorporated herein by reference and are referred to herein as "AAPE patents"). -It can also be formed by using an aromatic copolyester (hereinafter, referred to as "AAPE").
[0006]
The new fabric is typically biodegradable in a warm shallow shore saline environment for a period of 15-20 weeks. Similar results are seen in freshwater. Seawater biodegradability is a highly desirable property for ecological reasons. It is widely known that marine creatures, such as sea turtles, ingest discarded plastic products such as bags and packaging (mistake those products for jellyfish), often resulting in death.
[0007]
Uses of the novel fabrics produced according to the invention described herein include surgical drapes and gowns; sterile packaging and surgical packs; disposable hygienic components; Durable Products; Synthetic Leather; Stretchable Wiping Products; and Disposable Diapers; Disposable Diapers; Disposable Sanitary Napkins, etc. and Incontinence Products, Where Good Fit and Shape Are Important Elastic components for the product.
[0008]
(Detailed Description of the Invention)
The present invention relates to a product by process; in particular, a special copolyester manufactured by Eastman Chemical Company of Kingsport, Tenn. U.S. Patent No. 5, issued to Charles Buchanan et al. On February 4, 1997, entitled "Aliphatic-Aromatic Copolymers and Cellular Ester / Polymer". Non-woven fabrics made from the specialty copolyesters, including the aliphatic-aromatic copolyesters described in U.S. Patent No. 5,545,371; This U.S. patent specification relates to the use of aliphatic copolyesters as polymeric materials, as employed in the methods and apparatus as described in (herein incorporated by reference). In the manufacture of the preferred embodiment, the spunbond process using the apparatus described in the above-mentioned U.S. Pat. No. 5,545,371 is performed at a high filament velocity.
[0009]
In addition, the nonwoven can be made from the aliphatic-aromatic copolyester described in the AAPE patent as the polymer used in the method and apparatus described in U.S. Patent No. 5,545,371. You can also.
[0010]
In the present invention, the polyesters described in the AAPE patent are used. In one preferred embodiment, AAPE is manufactured and manufactured by Eastman Chemical Company of Kingsport, TN, and sold under the trade name "EASTER @ BIO (R) GP @ CoPolyester". More specifically, AAPE

[Where,
R1 is selected from one or more of the group consisting of C2-C8 alkylenes or oxyalkylenes, and the molar percentage of R1 is about 80-100;
R3 is C2-C8 alkylene or oxyalkylene; C2-C8 alkylene substituted with one to four substituents independently selected from the group consisting of halo, C6-C10 aryl and C1-C4 alkoxy; Oxyalkylene; C5-C12 cycloalkylene (e.g., 1,4-cyclohexanedimethanol); substituted with 1-4 substituents independently selected from the group consisting of halo, C6-C10 aryl and C1-C4 alkoxy. Selected from one or more of the group consisting of: C5 to C12 cycloalkylene; and the molar percentage of R3 is 0 to about 20;
R2 is C2-C12 alkylene or oxyalkylene; C2-C12 alkylene or oxy substituted with 1-4 substituents independently selected from the group consisting of halo, C6-C10 aryl and C1-C4 alkoxy. Alkylene; C5-C10 cycloalkylene; C5-C10 cycloalkylene substituted with 1-4 substituents independently selected from the group consisting of halo, C6-C10 aryl and C1-C4 alkoxy; One or more, and the molar percentage of R2 is from about 35 to about 95;
R4 is C6-C10 aryl; C6-C10 aryl substituted with 1-4 substituents independently selected from the group consisting of halo, C6-C10 aryl and C1-C4 alkoxy; C5-C10 cycloalkylene; Selected from one or more of the group consisting of: C5-C10 cycloalkylene substituted with one to four substituents independently selected from the group consisting of halo, C6-C10 aryl and C1-C4 alkoxy; and The molar percentage of R4 is from about 5 to about 65], and are essentially linear random copolyesters or their branched and / or chain-extended copolyesters.
[0011]
Preferred AAPEs are those wherein R1 is selected from C2 to C8 alkylene and is present in an amount of about 90 to 100 mole percent; R3 is present in an amount of 0 to about 10 mole percent; Is selected from one or more of the group consisting of C2-C8 alkylene or oxyalkylene, and is present in an amount of about 35 to about 95 mole percent; and wherein R4 is selected from C6-C10 aryl. Selected from one or more of the group consisting of: and about 5 to about 65 mole percent. More preferred AAPEs are those wherein R1 is selected from C2-C4 alkylene and is present at about 95-100 mole percent; R3 is present at 0 to about 5 mole percent; R2 is C2 Selected from one or more of the group consisting of -C6 alkylene and present in about 35 to about 65 mole percent; and wherein R4 is 1,4-disubstituted C6 aryl; It is present at 35 to about 65 mole percent.
[0012]
As used herein, the terms "alkyl" and "alkylene" refer to straight or branched moieties [e.g., -CH2-CH2-CH2-CH2- and -CH2CH (x) -CH2-]. The term "oxyalkylene" refers to an alkylene chain having 1-4 ether oxygen groups. The term "cycloalkylene" refers to any alkyl group having a cycloalkyl moiety.
[0013]
Other preferred compositions for these AAPEs are based on 100 mole percent of the diacid component and 100 mole percent of the diol component, with the following mole percentages of the following diacids and diols (or their derivatives forming polyesters): ):
(1) glutaric acid (about 30 to about 75%), terephthalic acid (about 25 to about 70%), 1,4-butanediol (about 90 to 100%), and modified diol (0 to about 10%);
(2) succinic acid (about 30 to about 95%), terephthalic acid (about 5 to about 70%), 1,4-butanediol (about 90 to 100%), and modified diol (0 to about 10%);
(3) adipic acid (about 30 to about 75%), terephthalic acid (about 25 to about 70%), 1,4-butanediol (about 90 to 100%), and modified diol (0 to about 10%);
It is prepared from
[0014]
The modified diol is preferably selected from 1,4-cyclohexanedimethanol, triethylene glycol, polyethylene glycol and neopentyl glycol. Most preferred AAPEs are linear copolyesters, branched copolyesters containing from about 50 to about 60 mole percent adipic acid, from about 40 to about 50 mole percent terephthalic acid, and at least 95 mole percent 1,4-butanediol. Or a chain extended copolyester. Even more preferably, adipic acid is present at about 55 to about 60 mole percent, terephthalic acid is present at about 40 to about 45 mole percent, and 1,4-butanediol is present at at least 95 mole percent. Such compositions are commercially available from Eastman Chemical Company of Kingsport, TN.
[0015]
Specific examples of preferred AAPE include (a) 50% glutaric acid / 50% terephthalic acid / 1,4-butanediol 100%, (b) 60% glutaric acid / 40% terephthalic acid / 1,4-butane Poly (tetramethylene diglutarate-co-terephthalate) containing 100% diol or (c) 40% glutaric acid / 60% terephthalic acid / 100% 1,4-butanediol; (a) 85% succinic acid / terephthalic acid Poly (tetramethylene di-succinate-co-terephthalate) containing 15% / 1,4-butanediol or (b) 70% succinic acid / 30% terephthalic acid / 100% 1,4-butanediol; succinic acid Poly (ethylene succinate-co-terephthalate) containing 70% / terephthalic acid 30% / ethylene glycol 100% G); and poly containing 85% adipic acid / terephthalic acid 15% / 1,4 100% butanediol (tetramethylene adipate - co - terephthalate); and the like.
[0016]
The AAPE desirably has about 10 to 1000 repeat units, preferably about 15 to about 600 repeat units. The AAPE is preferably about 0.4 to about 2.0 dl / g, more preferably about 0.4 to about 2.0 dl / g, measured at a temperature of 25 ° C. on a 0.5 g sample in 100 ml of a 60/40 phenol / tetrachloroethane solution by weight. It has an intrinsic viscosity of about 0.7 to about 1.4 dl / g.
[0017]
The AAPE of the present invention may also contain a branching agent. The range of weight percent of the branching agent is from about 0.01 to about 10 weight percent, preferably 0.1 to 1.0 weight percent, based on the total weight of AAPE.
[0018]
Preferably, the branching agent has a weight average molecular weight of about 50 to about 5000, and more specifically, about 92 to about 3000, and a functionality of about 3 to about 6. The branching agent is a polyol having 3 to 6 hydroxyl groups, a polycarboxylic acid having 3 or 4 carboxyl groups, or a hydroxy acid having a total of 3 to 6 hydroxyl groups and carboxyl groups. There are cases.
[0019]
Representative low molecular weight polyols that act as branching agents include glycerol, trimethylolpropane, 1,2,4-butanetriol, pentaerythritol, 1,2,6-hexanetriol, sorbitol, 1,1,4,4 -Tetrakis (hydroxymethyl) cyclohexane, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate and dipentaerythritol. An example of a prominent branching agent for higher molecular weight (400-3000 molecular weight) polyols is obtained by concentrating alkylene oxides having 2-3 carbons (eg, ethylene oxide and propylene oxide) together with the polyol initiator. Is a triol.
[0020]
Representative polycarboxylic acids that can be used as branching agents include glycerol, trimethylolpropane, 1,2,4-butanetriol, pentaerythritol, 1,2,6-hexanetriol, sorbitol, 1,1,1 4,4-tetrakis (hydroxymethyl) cyclohexane, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate and dipentaerythritol are included. An example of a prominent branching agent for higher molecular weight (400-3000) polyols is obtained by concentrating alkylene oxides having 2-3 carbons (eg, ethylene oxide and propylene oxide) together with the polyol initiator. Is a triol.
Representative hydroxy acids as branching agents include malic acid, citric acid, tartaric acid, 3-hydroxyglutaric acid, mucinic acid, trihydroxyglutaric acid, and 4- (β-hydroxyethyl) phthalic acid. Such hydroxy acids have a combination of three or more hydroxyl and carboxyl groups.
[0021]
Particularly preferred branching agents include trimellitic acid, trimesic acid, pentaerythritol, trimethylolpropane and 1,2,4-butanetriol.
One example of a branched AAPE of the present invention contains 100 mole percent 1,4-butanediol, 43 mole percent terephthalic acid, 57 mole percent adipic acid, and is branched with 0.5% by weight pentaerythritol. Poly (tetramethylene diadipate-co-terephthalate). This copolyester is prepared by initially adding dimethyl adipate, dimethyl terephthalate, pentaerythritol and 1,4-butanediol to Ti (OiPr).₄In the presence of 100 ppm of Ti present in vacuum at 190 ° C. for 1 hour, 200 ° C. for 2 hours, 210 ° C. for 1 hour, and then at 250 ° C. for 1.5 hours. After formation, the copolyester is typically pelletized for use in foam extrusion.
[0022]
Another branched AAPE of the present invention contains 100 mole percent 1,4-butanediol, 43 mole percent terephthalic acid, 57 mole percent adipic acid, and 0.3% by weight pyromellitic dianhydride. Is poly (tetramethylene diadipate-co-terephthalate). The copolyester is produced by reactive extrusion of linear poly (tetramethylene diadipate-co-terephthalate) with pyromellitic dianhydride using an extruder.
The AAPE of the present invention may also contain a chain extender. An exemplary chain extender is divinyl ether as disclosed in US Pat. No. 5,817,721, which is incorporated herein by reference. Preferred divinyl ethers are 1,4-butanediol divinyl ether, 1,5-hexanediol divinyl ether and 1,4-cyclohexanedimethanol divinyl ether. The range of the weight percent of the chain extender is 0.01-5% by weight, preferably 0.3-2.5% by weight based on the total weight of AAPE.
[0023]
The preparation of these polyesters and copolyesters is well known in the art (US Pat. No. 2,012,267). Such reactions are typically performed in the presence of a polycondensation catalyst (e.g., titanium tetrachloride, manganese diacetate, antimony oxide, dibutyltin diacetate, zinc chloride, or a combination thereof) at a temperature of 150C to 300C. The catalysts are typically used in amounts of 10 to 1000 ppm, based on the total weight of the reactants. For the purposes of the present invention, a typical aliphatic polyester is the polycondensation product of dimethyl glutarate and 1,6-hexanediol. The polyester, poly (hexamethylene diglutarate), is prepared by combining dimethyl glutarate and 1,6-hexanediol in the presence of 100 ppm of Ti in vacuo at about 210 ° C. for 4 hours, and then at about 260 ° C. for 1.5 hours. Generated by heating for a while. A typical aliphatic-aromatic copolyester is poly (tetramethylene glutarate-co-terephthalate) containing 30 mole percent terephthalate. This polyester is obtained by initially adding dimethyl glutarate, dimethyl terephthalate and 1,4-butanediol to Ti (OiPr).₄It is formed by heating in vacuum in the presence of 100 ppm of Ti at 200 ° C. for 1 hour, and then at 245 ° C. for 0.9 hour.
[0024]
For the filaments, spunbond fabrics made using Eastman's "EASTAR BIO GP" copolyester material provide a fabric with very good drapeability combined with the inherent wrinkling resistance at room temperature. Occurs. The fabric achieves a softness without the slickness or shine, and is free of noise during use. Additives and pigments can be incorporated into the fabric thus produced. The finish can also change the aesthetic character.
The produced fabric provides an elastic sheet in that the sheet can be stretched, then relaxed and stretched again without breaking in repeated cycles. Fleeces made from this material exhibit high elasticity without breaking. By modifying the spinning process conditions in part, the modulus can be tailored to a particular fabric application. Similarly, by properly selecting the process conditions, the coefficient of surface friction can be changed from a rubber feel to a soft cotton texture. Further, by selecting the process conditions, the surface properties can be changed from the appearance of the adhesive filament bundle to one that does not include the adhesive filament bundle.
[0025]
Fabrics made according to the present invention can be bonded to a number of components or substrates (including but not limited to films; fabrics; nonwovens; metal sheets or layers; and paper). The fabric can be extrusion coated with various polymers and compounds, including the fabric itself. The fabric is suitable for bonding cellulosic materials; and other natural fibers; and biodegradable polymers such as polylactide. Other fiber spunbond structural members are made by pelletizing or melt mixing the copolyesters of the present invention (including other biodegradable or compostable polymers) with other polymers. You can also.
Very importantly, spunbond fabrics made in accordance with the present invention degrade in a composting environment, leaving only carbon dioxide and water when completely degraded. When protected from a composting environment, a durable nonwoven can be realized.
[0026]
The copolyesters described herein can be spunbonded online with other fibrous materials to create a multi-layer product. Fabrics and composites made from this family of materials can be sterilized with gamma radiation.
[0027]
Various joining techniques can be used in connection with this fabric. The bonding of the cloth can be performed by, for example, point bonded calendering; resin bonding; needle punching; bonding by through air bonding or ultrasonic wave; bonding by radio frequency, microwave or dielectric heating. Joining the finished fabric to other materials may include joining by hot melt adhesives, ultrasonic, radio frequency, microwave or dielectric heating; joining by hot air or radiation; and other laminating techniques . The low crystal melting point of this polymer (about 108 degrees) improves high speed bonding in various manufacturing processes.
[0028]
The fabric can be heat shrunk around an object or form to create an elastic form-fitting fabric while retaining elasticity, strength and toughness.
Fabrics made in accordance with the present invention can be obtained from, but not limited to, multi-component filaments having one or more of the components of Eastman biodegradable copolyester. Not done. Independent of the cross-sectional shape of the filament (eg, circular, ribbon, hollow, trilobal, and other higher surface geometries), side-by-side Multi-component filament styles such as, sheath / core, island-in-the-sea can be used.
[0029]
The present invention can be further illustrated by the following examples relating to preferred embodiments thereof. It should be understood that these examples are included for illustrative purposes only, and are not intended to limit the scope of the invention unless otherwise indicated.
The invention will now be described based on these and other objects which will become apparent hereinafter, with particular reference to the accompanying drawings.
[0030]
(Preferred embodiment of the invention)
In the following examples, fabrics were made using the methods and spunbond machines described in US Pat. Nos. 5,545,371 and 6,183,684.
[0031]
Example 1
The pellets of the Eastar @ BIO® GP copolyester were dried at 45 ° C. for 6 hours to achieve a water content of about 300 ppm in the resin before entering the extruder. The temperature of the extruder and spin beam was set at 195 ° C. The wet surface of the spinneret was 500 mm wide and had an orifice 0.35 mm in diameter. The total number of orifices was 2016. The extruded filament was drawn down by a drawing device with a longitudinal slot 100 mm longer than the wet surface of the spinneret. The slot was supplied with compressed air at 35 psi and the drawn filament exiting the slot was placed on a movable belt with a suction box below the wire. The melt throughput was measured by a pair of metering pumps at a rate of 0.5 g / hole / min (ghm). The web formed on the belt moved at a speed of 15 m / min and was thermally bonded at a temperature of 85 ° C. by a calender. The fabric thus made was wound up on a roll. The filament before calendering has 1.3 denier and the fabric has a²Basis weight. The spunbonded fabric had excellent appearance, elasticity, and excellent handling properties, and did not produce a handling squeak or noise.
[0032]
The quality of the fabric can be seen from the results of the DSC (differential scanning calorimetry) test. The first DSC curve (which reflects the properties of the fabric) showed a bi-modal characteristic with a large endotherm melting point at 120 ° C. The second scan, which erases the properties of the fabric and reflects the properties of the polymer, showed a relatively broad but single mode endothermic melting point at 108 ° C. The degree of crystallinity evaluated by the first scanning DSC was 29%. Spunbond fabrics having higher throughput and both faster and slower spin speeds have also been successfully produced.
[0033]
Example 2
For the “Eastar @ BIO® GP” resin, similar equipment was installed and the method and procedure used in Example 1 was used except that the melting temperature used was 205 ° C. and the compressed air The pressure was increased to 45 psi. Filaments made at 0.5 ghm have 1.0 denier, and the fabric is obtained at 30 m / min and has a basis weight of 70 g / m²Met. 40g / m²Was also made at a linear speed of 40 m / min.
By changing the conditions, 10 to 17 g / m²A spunbond fabric having a basis weight of Significantly higher throughputs have also been achieved. All of these webs exhibited excellent structural integrity.
[0034]
Some of the benefits of this fabric composition include:
a) The fabric produced has very good drapeability combined with the inherent wrinkle resistance at room temperature. The fabric achieves a softness without slickness (glow) or luster (glow) and does not generate noise during use;
b) The sheet is elastic in that it can be stretched, then relaxed and stretched again without breaking in repeated cycles. Fleece made from this material exhibits high elasticity without breaking. By modifying the spinning process conditions in part, the modulus can be tailored to a particular fabric application. Similarly, with proper choice of the process conditions, the coefficient of surface friction can be changed from a rubbery feel to a soft cotton texture, and from a sticky appearance to a non-sticky one;
[0035]
c) The fabric is made from a number of fabrics, including but not limited to wool, cotton, lyocell, wood pulp, polylactide polymer, polycaprolactone, paper, and other compostable polymers / biodegradable polymers. Can be bonded to the substrate of the constituent material. The fabric can also be laminated to films and other polyesters;
d) The material decomposes in a composting environment, and when completely decomposed, only carbon dioxide, water and traces of inorganic compounds remain, but is durable or has a long life outside of such an environment. is there;
e) fabrics and / or composites made from this family of materials can be sterilized by electron beam or gamma radiation;
[0036]
f) The fabric can be joined to itself or other materials in single or multiple layers by most available techniques. Various joining techniques can be used for this fabric. Bonding of this fabric can be, for example, point-adhesive calendering; resin bonding; through-air bonding; hot-melt adhesives; bonding by hydroentanglement, needling, ultrasonic, radio frequency, microwave and dielectric heating; Bonding; as well as molding; Due to the low crystalline melting point of this polymer, high speed bonding in various manufacturing steps is improved. Products typically do not make noise during handling or use;
g) The fabric can be heat shrunk around an object or form to create an elastic conformable fabric while retaining elasticity, strength and toughness.
[0037]
Applications for this fabric include, but are not limited to, the following:
a) surgical drapes and gowns, as well as other barrier fabrics, for example, for protection from pesticides;
b) packaging materials for sterilization and components of surgical packs;
c) Includes diapers, incontinence pads and clothing, tampons, feminine hygiene pads, disposable underwear and bed pads and other body fluid containment means, disposable towels or other limited household products, etc. , But not limited to, disposable sanitary components;
d) Nonwoven replacements for woven and knitted fabrics, the biodegradability of which is not reduced during use (eg pillow linings and covers, cushioning materials, insulation, clothes, clothing) , Gloves, and some industrial articles);
[0038]
e) agricultural use for a number of applications, including weed control, sabo control, saplings mats and containers, thermoformed flowerpots, ball covers for trees and shrubs, distribution systems for plant treatment, etc. , Horticultural and geotextile fabrics and nets;
f) compliant and extensible substrates for synthetic leather, vinyl resin, suede leather and other expensive luxury fabrics;
g) Wiping products that require durability, tear resistance, that can fully expand and contract before being torn, and that also capture and retain dust or other particulate matter; In embodiments, the spunbonded fabric can be used to deliver cleaning and disinfecting chemicals, medical / cosmetic skin treatments, furniture waxes, and the like;
[0039]
h) Any of the foregoing, which have been combined with a film substrate or backing or other layer to form a unique structure;
i) a combination of the above product with a film formed of the same type of resin, formed or laminated to a nonwoven fabric;
j) Combination of the above product with a formed film or a film laminated to a nonwoven fabric;
k) A fabric made by a multi-component filament form having one or more of the components of the biodegradable CoPET (copolyester). The style of such multi-component filaments is parallel, clad / core, island-in-the-independent, regardless of the filament's cross-sectional shape (eg, circular, ribbon, trilobal, hollow). sea) may be included, but is not limited thereto.
[0040]
l) Cloth made by multifilament morphology. The fabric structure is a mixture of two or more different filaments, wherein at least a portion of one of the filament components is comprised of the biodegradable CoPET (copolyester); Can be combined with multiple constituent material forms of item (k); and
m) Elastic elements for products such as disposable diapers, adult incontinence products as well as durable articles requiring elasticity.
[0041]
The produced fabric exhibits shrinkage when heated. The resulting shrunken fabric retains the elasticity of the fabric prior to shrinkage without weakening. The material shrinks to fit snugly over the surface of the object as it is wrapped around the object. Although the shrinkage is as much as 90% of the original sheet dimensions, the total shrinkage obtained can be determined by selecting the processing conditions under which the base sheet is made. In the spunbond method, factors that determine the shrinkage ratio are the filament speed and the thermal bonding conditions. Effective cooling and temperature control of the threadline are also important.
[0042]
When a sheet of fabric shrinks, the fiber structure of the sheet is characterized by external dimensions such that the porosity of the sheet decreases and the barrier properties of the sheet increase with basis weight, but the elasticity remains. Is to shrink. Conventional polyester fabrics that shrink under the action of heat typically become brittle and hard, whereas the novel articles of the present invention retain their flexibility and elasticity. In addition, reducing shrinkage allows for the production of elastic articles having predetermined dimensions and stretch / recovery properties. With controllable heat shrinkage, the pore size can be controlled and a disposable filter can be made.
[0043]
Such properties are particularly applicable in the manufacture of articles that are first processed to a certain dimension and then use heat to change the dimensions to the final product form. Such applicability is useful not only for producing disposable diapers and training pants, adult incontinence products, garments, formed feminine hygiene pads, but also as an insulating or breathable barrier. Packaging materials that require protection or form fitting (eg, surgical wraps and clothing that can be sterilized with gamma or electron beams, bandages, liners, gloves, car covers, mattresses) Covers, but is not limited to, covers and pads, food contact materials, shrink-fitted wine bottle packaging, and container labels).
[0044]
Although the nonwoven fabric of the present invention has been described as being produced by a spunbond process, equivalent fabrics can be produced by meltblown, airlaid or carded web forming processes. Combinations of spunbond and meltblown can also be used.
The fabric of the present invention is typically biodegradable in a warm shallow shore saline environment for a period of 15-20 weeks. According to a test consisting of hanging a sample of the fabric made of weighed rope tied to the dock at Lighthouse Point, Florida, such that the sample is held below average low tide. The sample degraded after 15 weeks into a very brittle and thin veil, which collapsed when recovered from seawater.
[0045]
It is an object of the present invention to use a special copolyester manufactured by Eastman Chemical Company and currently marketed by Eastman Chemical Company under the registered trademark "EASTAR @ BIO @ GP" copolyester (CoPOLYESTER) to form a spunbond nonwoven fabric. It is an object of the present invention to provide an improved non-woven fabric for use in the method and apparatus, having a unique combination of properties that cannot be achieved with other nonwoven fabrics.
[0046]
Yet another object of the present invention is to provide a nonwoven fabric that provides elasticity, thermal bonding, is biodegradable, and may be a spunbond that can be sterilized with gamma radiation.
The present invention has been described and described herein in what is considered to be the most practical and preferred embodiments. However, it will be appreciated that departures may be made therefrom within the scope of the present invention, and that obvious modifications will occur to those skilled in the art.

Claims

Providing a polymer filament extruder with a spinneret having spaced porosity to produce a plurality of continuous filaments;
Providing a drawing device arranged corresponding to the spinneret for applying a drawing force to the filament created by the spinneret;
Providing a collecting surface for collecting the filaments to form a nonwoven fabric;
Using an aliphatic-aromatic copolyester in the extruder as a material for the filament;
A nonwoven fabric produced by a method comprising: having elasticity, quietness during use, heat bonding property, and being biodegradable.

The product and fabric made by the method of claim 1 including the step of establishing a high rate of continuous filament while forming the nonwoven.

The product made by the process of claim 1 including the step of adding additives or pigments to the extrudate containing the aliphatic-aromatic copolyester to produce a modified nonwoven having desired properties. And cloth.

Select the working conditions to change the fabric appearance so that it contains a bundle of sticky filaments or no bundle of sticky filaments, but almost all filaments are independent and unified A product and a fabric made by the method of claim 1, comprising the step of allowing the product to form.

The product produced by the method of claim 1 including the step of controlling the pore size of the fabric by controlling heat shrinkage to create a disposable filter that is biodegradable and can be sterilized with gamma or electron beams. Things and cloth.

For clothing, diapers, training pants, adult incontinence products, feminine hygiene pads, surgical wraps, bandages that are biodegradable and can be sterilized with gamma or electron beams by controlling heat shrinkage The product made by the method of claim 1 including the step of changing the dimensions of the fabric to the desired useful form and shape for packaging materials, food sticking products, linings, mattress covers and pads. And cloth.

Producing a plurality of filaments extruded from a spinneret;
Drawing the filament by a drawing device to apply a force to the filament;
Using two or more spinnerets or dies for melt spinning;
Introducing one or more layers of another fiber material to the surface layer;
Depositing and laminating said filaments from one or more spinnerets on a surface layer to create a nonwoven fabric;
Using an aliphatic copolyester as at least one of the extruded materials to obtain said filaments;
A method for producing a nonwoven fabric, wherein the resulting nonwoven fabric has desired elasticity and bonding properties.

Producing a plurality of filaments extruded from a spinneret;
Drawing the filament by a drawing device to apply a force to the filament;
Depositing the filaments on a surface to create a nonwoven fabric;
Using an aliphatic-aromatic copolyester as the extruded material to obtain the filament;
A process for producing a nonwoven fabric, wherein the resulting nonwoven fabric has the desired elasticity, thermal bonding properties, is biodegradable, and can be sterilized by gamma rays or electron beams.

A fabric whose shrinkage can vary from a low value to 90% when exposed to heat that can be controlled by the processing conditions under which the filaments and fabric are manufactured and heat treated.

A fabric that has not only the elasticity achieved by adjusting the filament speed, drawdown ratio, and conditions of calendering or through-air bonding, but also the tactility of the sheet.

Consists of a copolyester material manufactured by Eastman Chemical Company and sold under the trademark "Eastar BIO GP CoPolyester", a non-woven fabric made of extruded filaments by melt spinning or melt blowing. The nonwoven fabric having shrinkage, elasticity, thermal bonding properties, and being biodegradable.

A multilayer structure joined together and having at least two sheets, wherein the materials are at least one layer of an aliphatic-aromatic copolyester.