JP2005520704A - 嵩高複合シートおよび製造方法 - Google Patents

Abstract

指定の距離（ｄ’）だけ分離された結合（１３’）でギャザラブル層（１０’、１２’）に断続的に結合された収縮性層（１１’）を含んでなり、収縮性層（１１’）を収縮可能であると同時に結合（１３’）間でギャザラブル層（１０’、１２’）をギャザリングすることが可能である、多層複合シート。指定の距離（ｄ’）だけ離れた結合（１３’）で収縮性層（１１’）をギャザラブル層（１０’、１２’）に断続的に結合し、収縮性層（１１’）を収縮させると同時に結合（１３’）間でギャザラブル層（１０’、１２’）をギャザリングすることで、多層複合シートを製造するための方法。好ましくは、収縮性層（１１’）は潜在スパイラル捲縮を有する繊維または繊維を含んでなる不織ウェブのアレイを含んでなる。

Description

本発明は、ギャザラブル層に収縮性層を断続的に結合することにより超嵩高の弾力性多層複合シートを製造するための方法を改良したものに関する。

嵩高の不織シートは周知である。クッションおよび断熱材としての用途を対象とし、カード法またはエアレイド法で製造した弾力性高捲縮繊維を利用している弾力性のあるものは通常、「ファイバーフィル」と呼ばれている。嵩、クッション性、弾力性は、繊維の弾性係数および捲縮によって生じる。ファイバーフィル構造体の中には、空気によりランダムな繊維配向で積層されているものがある。また、カードとクロスラッピングとを施して特性のバランスを取ったものもある。多くは軽いニードルパンチ加工によってその強度が高められている。ほとんどの場合、繊維の交絡点での繊維間結合に頼って解撚（ｄｉｓｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）が繰り返しロードおよびアンロードされるのを防止している。繊維間結合は、スプレー結合剤や粉末結合剤を用いるか、あるいは低融点繊維をこれよりも融点の高いマトリクス繊維と混合することによって達成される。場合によっては、芯部のポリマーよりも融点の低いポリマーを鞘部に含んでなる鞘芯繊維などの低融点成分と高融点成分とを含んでなる多成分繊維を利用して達成される。このような先行技術の結合製品では、組織を安定させるのに必要とされる強い繊維間の相互結合がゆえに追随性やドレープ性に限界がある。先行技術の製品で得られる嵩高度には、製品を纏絡または結合しないかぎり限度があるのが普通である。しかしながら、このような非結合製品は荷重下で崩壊（マットダウン）しやすいため、耐久性に欠ける。

スパイラル捲縮性サイドバイサイド型多成分フィラメントを利用した改善されたクッション／断熱製品が当業界において周知である。これらの製品は通常、繊維同士の交絡点で繊維が相互に結合され、坪量は４ｏｚ／ｙｄ^２を大きく上回る。たとえば、デービーズ（Ｄａｖｉｅｓ）らに付与された特許文献１には、交絡点での繊維間結合を得る目的で、捲縮繊維のスパイラルを交織し、かつ低融点繊維成分を溶融させることで機械的に結合させた、二成分系のスパイラル捲縮繊維を含有するサイドバイサイド型の二成分繊維材料が記載されている。捲縮の発現と潜在性接着成分の活性化を一ステップで行ってもよいし、まず最初に捲縮を発現させた上で接着成分を活性化させてもよい。シートに圧力を加えずに捲縮を発現させ、繊維が潜在捲縮性を十分に発現できるようにする。このような製品は嵩高ではあるが、枕などの最終用途で必要になる極めて高い嵩や、衣類の裏地などの最終用途で必要になるドレープ性は持たない。繊維の捲縮だけを頼りに得られる嵩の程度は、平面捲縮繊維から作られる製品の場合と同様に、上記のような最終用途向けとしては不十分なことが理由である。

パイク（Ｐｉｋｅ）らに付与された特許文献２には、連続多成分ポリマーフィラメントを溶融紡糸するステップと、このフィラメントを延伸するステップと、フィラメントに潜在的な螺旋（スパイラル）捲縮が生じるように多成分フィラメントを少なくとも部分的に急冷するステップと、潜在的な螺旋捲縮を発現させるステップと、次いで、捲縮加工後の連続多成分フィラメントを不織布に成形するステップとを含む、不織布の製造方法について説明されている。このようにして得られる不織布は、実質的に安定かつ均一であり、「ハイロフト」を持つことができると説明されているが、ここでもすべての嵩または「ロフト」が完全に繊維の捲縮によって得られているのである。

エバンズ（Ｅｖａｎｓ）らに付与された特許文献３には、少なくとも２種類の合成ポリエステルの横方向に偏心させたアセンブリを含んでなる自己捲縮性複合フィラメントであって、前記２種類のポリエステルのうちの一方は部分結晶性で、その結晶領域の化学的繰返し単位が伸長されていない安定な配座をとり、前記２種類のポリエステルのうちの他方は部分結晶性で、その結晶領域の化学的繰返し単位が完全に伸長した化学的繰返し単位の配座の長さの方により一層近くなっている配座をとる、自己捲縮性複合フィラメントについて説明されている。これらの複合フィラメントは、打ち込み本数の大きい織組織によって課される制約に対して高い度合いで螺旋捲縮を発現でき、伸長応力が印加されて高温下にあるにもかかわらず、その潜在捲縮性は並外れて良好な状態で保持される。繊維製造工程の一環として張力下でアニーリングをほどこすと、複合フィラメントの潜在捲縮性は低下するのではなく逆に向上する。このフィラメントはメリヤス布、織布および不織布において有用であると説明されており、嵩高／弾力性組織を形成する上でも役立つ場合がある。捲縮を高頻度で生成することが説明され、すべての嵩が数量化なしで繊維の捲縮から生じる高い嵩について言及されている。

嵩高弾性複合不織材料も当業界において周知である。このような材料の例として、「ストレッチ結合」積層体および「ネックボンド」積層体があげられる。ストレッチボンド積層体は、層を弛緩させたときにギャザラブル層が寄り集まるように弾性層を伸長させた状態でギャザラブル層を弾性層に接合して作製される。「ネック結合積層体」は、非弾性層が伸長状態にあるときに細化（ｎｅｃｋｅｄ）非弾性層を弾性層に接合して製造される。これらの製品の弾性層は通常、弾性フィルムまたは弾性メルトブローンウェブなどの弾性不織ウェブを含んでなる。

米国特許第３，５９５，７３１号明細書 米国特許第５，３８２，４００号明細書 米国特許第３，６７１，３７９号明細書

安定な組織を形成する上で強い繊維間結合または強い繊維間纏絡に頼らず、ローディングとアンローディングとを繰り返してもつぶれることなく持ちこたえることが可能であり、弾力性の嵩を得るのに単に繊維の極めて高い捲縮の発現だけに頼るわけではない、高嵩高かつ弾力性で耐久性のある繊維シートに対する需要が依然としてある。

本発明は、
隣り合った結合同士が少なくとも一方向に少なくとも５ｍｍの距離だけ分離された結合のアレイで少なくとも１つのギャザラブル層を収縮性層に断続的に結合するステップと、
隣り合った結合間にギャザラブル層で座屈部分が形成されるように、結合した多層シートを少なくとも一方向に少なくとも１０％収縮させるステップとを含んでなり、座屈多層複合シートの厚さが少なくとも３ｍｍ、嵩が少なくとも５０ｃｃ／ｇである、多層複合シートを形成するための方法を対象としたものである。

また、本発明は、第１のポリマー層と、
約５から２５ｍｍの結合距離だけ少なくとも一方向に分離された断続パターンの結合で第１の層の第１の側に結合された第２のポリマー層とを含んでなり、第２の層が結合間でギャザリングされ、多層複合シートの厚さが約３ｍｍから３０ｍｍ、嵩が少なくとも５０ｃｃ／ｇである多層複合シートを対象としたものである。

本発明の多層複合シートは、収縮性ポリマー層を少なくとも１層のギャザラブル層に断続的に結合した後、収縮性層を収縮させることで、ギャザラブル層を結合間から面外に座屈させて作製されるものである。収縮性層は、好ましくは少なくとも一方向に少なくとも１０％収縮でき、一層好ましくは少なくとも２０％、最も好ましくは少なくとも４０％収縮できるものである。ギャザラブル層は、収縮しないものであるか、収縮性層を収縮させたときに高収縮性ポリマー層の収縮の好ましくは４０％未満、一層好ましくは２０％未満、最も好ましくは１０％未満収縮するものである。これらの層を、点または線の不連続なパターンまたはアレイで、隣り合った結合間の結合距離を収縮性ポリマー層が少なくとも１０％収縮する少なくとも一方向に少なくとも５ｍｍとして結合し、結合間のギャザラブル層の座屈度を最大限にする。結合距離については、隣り合った結合の外端間の距離として測定する。収縮ステップの間、収縮性層が実質的に収縮性層の面内で収縮すると好ましい。収縮性層が収縮することで、ギャザラブル層が結合間で座屈し、収縮された層にしっかりと付いたアーチの構造が形成される。好ましい実施形態では、ギャザラブル層が不織ウェブを含んでなり、収縮性層は低密度繊維経糸、不織ウェブまたは不織布である。複合体の最終的な全体密度は低く、好ましくは約０．０２０ｇ／ｃｃ未満であり、嵩は極めて高く、圧縮・解放後であっても約５０ｃｃ／ｇを超えるか、好ましくは約１００ｃｃ／ｇを超える。本発明によって作製される多層複合シートは、極めて嵩高で極めて低密度であるのにもかかわらず、弾力性で耐久性がある。

「ポリエステル」という用語を本願明細書で使用する場合、繰り返し単位の少なくとも８５％がエステル単位の形成によって結合がなされたジカルボン酸とジヒドロキシアルコールとの縮合生成物であるポリマーを包含することを想定している。これには、芳香族、脂肪族、飽和および不飽和二酸およびジアルコールが含まれる。「ポリエステル」という用語を本願明細書で使用する場合、コポリマー（ブロックコポリマー、グラフトコポリマー、ランダムコポリマー、交互コポリマーなど）、ブレンド、これらの変形例も含まれる。ポリエステルの一例としては、エチレングリコールとテレフタル酸との縮合生成物であるポリ（エチレンテレフタレート）ならびに１，３−プロパンジオールとテレフタル酸との縮合生成物であるポリ（トリメチレンテレフタレート）があげられる。

「不織布」、「不織ウェブ」および「不織層」という用語を本願明細書で使用する場合、機械的に絡合させた繊維の規則的なパターンとの対比で、方向性をもってまたはランダムに配向され、場合により摩擦および／または粘着および／または接着によって結合された個々の繊維、フィラメントまたは撚糸のテキスタイル構造を指す。すなわち、これは織布やメリヤス布ではない。不織布およびウェブの一例として、スパンボンド連続フィラメントウェブ、カードウェブ、エアレイドウェブおよびウェットレイドウェブがあげられる。好適なボンディング方法には、サーマルボンド法、化学接着または溶剤接着、レジンボンド法、機械的なニードリング、水流によるニードリング、ステッチボンド法などが含まれる。

本願明細書では、「多層複合シート」という用語を、少なくとも２層の材料を含んでなり、前記層のうちの少なくとも一方が、フィルム、布帛またはウェブなどのシート構造を含んでなる多層構成の意味で用いる。たとえば、多層複合シートは、少なくとも１層のメリヤス布、織布または不織布を含むものであっても構わない。多層複合シートの作製に適した他の層として、スパイラル捲縮性フィラメント、フィルム、プラスチックネットなどのアレイまたは経糸など、フィラメントの経糸またはアレイがあげられる。

本願明細書では、「走行方向」（ＭＤ）という用語を不織ウェブの生成方向の意味で用いる。「幅方向」（ＸＤ）という用語は走行方向に対して略垂直な方向を示す。

「多成分フィラメント」および「多成分繊維」という用語を本願明細書で使用する場合、まとめて紡糸して１本のフィラメントまたは繊維とした少なくとも２種類の別個のポリマーで構成される、あらゆるフィラメントまたは繊維を意味する。本願明細書で使用する場合、「繊維」という用語には、連続フィラメントと不連続（ステープル）繊維の両方が含まれる。本発明の多層複合シートを形成するのに用いる不織層は、短（ステープル）繊維または連続フィラメントのどちらを原料に作られるものであっても構わない。「別個のポリマー」という用語は、少なくとも２種類のポリマー成分の各々が多成分繊維の断面の端から端まで実質的に一定間隔で定めた領域に別々に配置され、繊維の長さ方向には実質的に連続して伸長していることを意味する。多成分繊維のポリマー成分は化学的に異なるものであってもよいし、化学組成が同一のものであってもよい。化学的に同一である場合は、スパイラル捲縮性繊維を得られるように、これらの成分は、異性体、結晶性、収縮性、弾性または他の特性が異なるものでなければならない。多成分繊維は、別個のポリマーの領域が形成されない、ポリマー材料の均質な溶融ブレンドから押出される繊維と区別される。多成分繊維のポリマー成分のうちの１種類もしくはそれ以上を、異なるポリマーのブレンドとすることが可能である。スパイラル捲縮を発現できる多成分繊維は断面が横方向に偏心すなわち、繊維の断面をみたときにポリマー成分が偏心した状態で配置されている。好ましくは、多成分繊維は、２種類の別個のポリマーから作られ、偏心鞘芯型またはサイドバイサイド型にポリマーが配置されている二成分繊維である。最も好ましくは、多成分繊維はサイドバイサイド型の二成分繊維である。二成分繊維が偏心鞘芯構造である場合、熱処理前の不織層のサーマルポイントボンディングを容易にするために融点が低い方のポリマーを鞘部に用いると好ましい。

「多成分ウェブ」という用語を本願明細書で使用する場合、多成分繊維を含んでなる不織ウェブを意味する。「二成分ウェブ」という用語を本願明細書で使用する場合、二成分繊維を含んでなる不織ウェブを意味する。多成分および二成分ウェブはそれぞれ、多成分繊維または二成分ウェブと単一成分の繊維とのブレンをも含んでなり得る。

「スパンボンド」繊維という用語を本願明細書で使用する場合、溶融熱可塑性ポリマー材料を紡糸口金の細くて通常は円形をした複数の細孔から繊維として押出し、続いて延伸および急冷によって押出フィラメントの直径をすみやかに縮径して形成される繊維を意味する。楕円形、多葉形などの他の繊維断面形状を用いることも可能である。スパンボンド繊維は通常、連続フィラメントであり、その平均直径は約５マイクロメートルを上回る。スパンボンド不織布またはウェブについては、当業界において周知の方法で有孔スクリーンまたはベルトなどの捕集面上にスパンボンド繊維をランダムに積層して形成される。スパンボンドウェブは、スパンボンド布帛の表面全体に設けられた複数の不連続なサーマルボンド用の点や線などでウェブを熱的に点結合させるなどの、当業界において周知の方法で結合できるものである。

「実質的に非結合の不織ウェブ」という表現は、本願明細書では繊維間結合がほとんどないか全くない不織ウェブについて用いられる。場合によっては、１層もしくはそれ以上の不織層を貼り合わせて多層複合シートを形成する前にこれらの層を予備固化しておく方が望ましいこともある。この予備固化によって、ウェブの粘着性と取り扱いやすさが改善され、個々のウェブの繊維を隣り合ったウェブの繊維から離しておくことができる。ウェブの予備固化については、極めて軽いカレンダー処理を用いるか、あるいは軽くパターンを付けたニップロール間に布帛を通すことによって達成できる。

本願明細書で使用する場合、「弾性混繊糸」という用語は、弾性フィラメントからなる第１の成分が非エラストマー性（すなわち「硬い」）テキスタイル繊維またはフィラメントからなる第２の成分と複合された糸を意味する。混繊糸の弾性フィラメント含有量は広い範囲にわたって変えることができるものである。弾性フィラメントの含有量は、最大で混繊糸総重量の６０％にまですることが可能である。より一般には、弾性フィラメント含有量は糸の総重量の２から２０％の範囲であり、通常はコストの点から３から８％の含有量が好ましい。混繊糸は相当な弾性伸縮および回復が可能な嵩高糸が普通である。本発明において用いられる一般的な弾性混繊糸は、伸長回復率が５０％から２５０％の範囲またはこれよりも高い値である。混繊糸の第１の成分として有用な弾性フィラメントとしては、スパンデックス、エラストマー、ゴムなどのフィラメントがあげられる。スパンデックスが好ましい。本願明細書で使用する場合、「スパンデックス」はその従来の意味を持つ。すなわち、繊維形成物質の少なくとも８５％がセグメント化ポリウレタンで構成される長鎖合成ポリマーである、製造された繊維またはフィラメントである。糸のうちステープル繊維の糸またはテキスタイルフィラメントの糸と複合された弾性フィラメントの糸も「混繊糸」という用語の範囲に含まれる。糸の複合には、エア纏絡、エア混繊、被覆、諸撚などの周知の手法を用いることが可能である。

本発明の多層複合シートの作製に用いることのできる収縮性層としては、部分延伸フィラメント糸（ＰＯＹ）の経糸ならびに、こうした糸で作られる織布、メリヤス布または不織布があげられる。本願明細書で使用する場合、「ＰＯＹ」および「部分延伸糸」という用語は、部分的分子配向ポリマー繊維の糸を意味する。部分的分子配向ポリマーの繊維とは、相当な分子配向があるが、それでもなおさらに分子配向が可能な合成有機結晶ポリマーの繊維を意味する。部分延伸糸は一般に、破断伸度が５０から１５０％の範囲である。比較として、「未延伸繊維」（すなわち低速で溶融紡糸された未延伸の繊維）は分子配向が極めてわずかであり、破断伸度は１５０％を上回り、一般には２００％を上回る。ポリエステルまたはポリアミドの繊維など、合成有機結晶ポリマーの従来の繊維は十分に延伸されているのが普通であり、通常は破断伸度が１５から３５％の範囲である。ＰＯＹ繊維の製造に適した代表的な合成有機ポリマーとしては、６６−ナイロン、６−ナイロン、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（１，４−ブチレンテレフタレート）、カチオン可染性ポリエステルなどがあげられる。ＰＯＹ繊維は高速溶融紡糸によって作られるのが普通であり、一般に延伸撚糸加工糸を製造するための原料糸として利用される。部分延伸糸は一般に、拘束のない状態で低温熱処理をほどこすと大きく収縮できる。たとえば、ＰＯＹの中には沸水に浸すと元の長さの半分未満になるまで収縮できるものがある。代表的なＰＯＹ繊維は１２０℃から１９０℃の範囲の温度で一定寸法に保持したまま熱硬化させることも可能である。温度が高い方が合成有機ポリマー繊維を硬化させるための曝露時間が短くてすむため、熱硬化温度範囲の高めの部分（１６５℃から１９０℃など）を用いるのが好ましい。

好ましい実施形態では、収縮性層は、好適な熱処理時にスパイラル捲縮を発現させることで収縮する、たとえばサイドバイサイド型の二成分繊維または糸などの多成分繊維または糸を用いて作製された布帛、ウェブまたは経糸を含んでなる。ギャザラブル層を所望の度合いでギャザリングできる熱収縮性があれば、エラストマーウェブ、経糸およびフィルムも同様に用いることが可能である。スパイラル捲縮性繊維またはエラストマー繊維を収縮性層として用いて作製される多層複合シートは、収縮ステップの後は弾性でもあるのが普通である。フィルム、流延／延伸ネットなどをはじめとする収縮性のシートであれば、どのようなものでも収縮性層として利用することが可能である。

弾性繊維の経糸を収縮性層に利用しても構わない。弾性繊維の経糸は、ギャザラブル層への結合時に伸長状態で張力が加わったまま維持される。弾性繊維には、ギャザラブル層への結合用の接着剤を含ませておくことができる。あるいは、当業界において周知の弾性混繊糸を弾性繊維に含んでなるようにしても構わない。このような周知の糸としては、巻糸、被覆糸、諸撚糸、仮撚糸、エア交撚糸、エア纏絡糸などがあげられる。弾性混繊糸を用いる場合、サーマルボンディング法を利用する際に結合を容易にする役目を果たす熱可塑性ポリマーを硬質ポリマー鎖に含んでなってもよい。あるいは、ニードル部分が弾性混繊糸の長さの方向に少なくとも５ｍｍの間隔をあけて混繊糸と重なり、このニードル部分が多層複合体の表面全体に断続的なパターンまたはアレイで形成されるように、弾性混繊糸を張力で伸長させたまま、弾性混繊糸のアレイを収縮性層に含んでなる多層複合シートを機械的なニードリングまたは水流によるニードリングで断続的に結合してもよい。

収縮性層には収縮性フィルムを利用できる。ほとんどのポリマーフィルムは、フィルム形成過程での延伸時または延伸後にフィルムが最後に遭遇した温度を上回る温度まで加熱されると収縮を生じる。あるいは、収縮性層は、ギャザラブル層に対する断続的な結合時に張力下で伸長状態に保持される弾性フィルムであってもよい。

本願明細書で用いる場合の「収縮性層」という用語は、張力下で伸長状態に維持され、かつ引張力が取り除かれると後退（収縮）可能な弾性層などの層を含む点に注意されたい。好ましくは、弾性層は元の引っ張られていないときの長さと比べて少なくとも１．２倍伸長され、一層好ましくは少なくとも１．５倍伸長される。結合ステップの際、弾性層を一方向に引っ張って伸長させてもよいし、二以上の方向に引っ張って伸長させてもよい。収縮性層が弾性層である場合、ギャザラブル層に結合させる間はこれを引っ張って伸長させた状態に維持する。たとえば、引張延伸させた弾性層を実質的に引っ張っていないギャザラブル層に結合することができる。結合点には、弾性層が延伸される少なくとも一方向、好ましくは弾性層が長さで少なくとも２０％延伸される方向に、少なくとも５ｍｍの結合間隔がある。この場合の収縮ステップは、結合後に弾性層の張力を解放することを含んでなる。同様に、収縮性層には、スパイラル捲縮繊維の捲縮部分を少なくとも一部引き出すために十分な張力が層に印加された、引張スパイラル捲縮繊維の層を含んでなり得る。結合後に張力を取り除くと、スパイラル捲縮繊維はスパイラル捲縮の回復に伴ってばねのように後退し、複合シートを収縮させることになる。

面外に座屈可能な好ましいギャザラブル層としては、カードウェブ、エアレイドウェブ、クロスラップウェブ、あらかじめ軽くニードル処理をほどこしたバット（ｐｒｅ−ｎｅｅｄｌｅｄ ｂａｔｔ）などがあげられる。この構造には、好ましくは坪量が約１ｏｚ／ｙｄ^２（３３．９ｇ／ｍ^２）未満である軽量カバー用布帛または軽量の膜またはフィルムをはじめとするこのような低嵩高ウェブの組み合わせも含み得る。軽量の布帛またはフィルムは、収縮性層に付けられた剥き出しの嵩高ウェブまたはバットを覆って保護するのに利用できるものである。また、予備結合または纏絡された嵩高の不織シートを収縮性層に付け、たとえば収縮ステップで座屈／嵩高加工して弾力性の組織を得ることもできる。

本発明の特定の好ましい実施形態では、サイドバイサイド型のスパイラル捲縮性二成分繊維を収縮性層および／またはギャザラブル層に利用する。スパイラル捲縮性繊維を両方の層に用いる場合、結合された多層複合体が収縮した際にギャザラブル層をギャザリングすることで所望の嵩を生成するために、収縮ステップでの収縮率がスパイラル捲縮性の収縮性層よりも実質的に小さくなるようにスパイラル捲縮性のギャザラブル層を選択する。あるいは、ギャザラブル層を収縮性層に結合する前にギャザラブル層のスパイラル捲縮を部分的または実質的に完全に促進することが可能である。収縮能の点で異なる２以上の合成成分を含んでなる横方向偏心多成分繊維が当業界において周知である。このような繊維では、たとえば基本的に張力のない状態で繊維を収縮条件におくと、捲縮の促進時に三次元スパイラル捲縮を形成できる。詳細については後述する捲縮レベルは、繊維のポリマー成分間の収縮の差に直接関連している。多成分繊維をサイドバイサイド型のコンホメーションで紡糸する場合、捲縮促進後に形成される捲縮繊維はスパイラル螺旋の内側に収縮率の高い成分を含み、螺旋の外側には収縮率の低い成分を含む。このような捲縮を本願明細書では「スパイラル捲縮」と呼ぶ。本願明細書で使用する場合、「スパイラル捲縮」および「スパイラル捲縮性繊維」という用語には、ランダム３次元捲縮の領域ならびに繊維がスパイラル螺旋構成であると思われる領域を呈するまたは発現できる繊維を含む。スパイラル捲縮繊維は、通常は二次元捲縮を有するスタッファボックス捲縮繊維などの機械的に捲縮された繊維と区別される。三次元スパイラル捲縮を発現できる多成分繊維の成分の生成には多種多様な熱可塑性ポリマーを利用することができる。スパイラル捲縮性の多成分繊維を得るのに適した熱可塑性樹脂の組み合わせの例として、結晶ポリプロピレン／高密度ポリエチレン、結晶ポリプロピレン／エチレンビニルアセテートコポリマー、ポリエチレンテレフタレート／高密度ポリエチレン、ポリ（エチレンテレフタレート）／ポリ（トリメチレンテレフタレート）、ポリ（エチレンテレフタレート）／ポリ（１，４−ブチレンテレフタレート）、ナイロン６６／ナイロン６があげられる。

高いレベルの三次元スパイラル捲縮を達成するには、本願明細書に援用するエバンズ（Ｅｖａｎｓ）に記載の教示内容に従ってスパイラル捲縮性多成分繊維のポリマー成分を選択すると好ましい。エバンズ（Ｅｖａｎｓ）の特許には、二成分繊維であって、両ポリマー成分が部分結晶性ポリエステルであり、このうち一方は、その結晶領域に、完全に伸長した化学的繰返し単位の配座の長さの９０パーセントを超えない未伸長の安定な配座をとる化学的繰返し単位を有し、他方はその結晶領域に、第１のポリエステルの完全に伸長した化学的繰返し単位の配座の長さの方により一層近くなっている配座をとる化学的繰返し単位を有する二成分繊維が記載されている。エバンズ（Ｅｖａｎｓ）のフィラメントを定義する上で使用する場合の「部分結晶性」という用語は、収縮の可能性が皆無になる完全結晶性に限定する状況を本発明の範囲から除外する役目を果たすものである。「部分結晶性」という用語で定義される結晶性の大きさには、若干の結晶性が認められるのみである最低レベル（すなわちＸ線回折手段により最初に検出可能なレベル）と完全な結晶性になる少し手前の任意の量である最高レベルとがある。完全に伸長した好適なポリエステルの例としては、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（シクロヘキシル１，４−ジメチレンテレフタレート）、これらのコポリマーならびに、エチレンテレフタレートとエチレンスルホイソフタレートのナトリウム塩とのコポリマーがあげられる。好適な非伸長ポリエステルの例としては、ポリ（トリメチレンテレフタレート）、ポリ（テトラメチレンテレフタレート）、ポリ（トリメチレンジナフタレート）、ポリ（トリメチレンビベンゾエート）、上記とエチレンスルホイソフタル酸ナトリウムとのコポリマーならびに選択されたポリエステルエーテルがあげられる。エチレンスルホイソフタル酸ナトリウムコポリマーを使用する場合、これが微量成分すなわち、５モルパーセント未満の量で存在し、好ましくは約２モルパーセントの量で存在するものであるのが好ましい。特に好ましい実施形態では、２種類のポリエステルがポリ（エチレンテレフタレート）とポリ（トリメチレンテレフタレート）である。エバンズ（Ｅｖａｎｓ）の二成分フィラメントは、張力下で加熱すると螺旋捲縮を高度に発現できるのに対し、他のポリマーを組み合わせてスパイラル捲縮を発現させるには張力のない状態で加熱しなければならないのが普通である。エバンズ（Ｅｖａｎｓ）の二成分フィラメントはスパイラル捲縮の程度が大きく、通常はばねとして機能し、延伸力を印加して解放すれば常に反挑作用が生じる。本発明において使用するのに適した他の部分結晶性ポリマーには、伸長された配座で結晶化するシンジオタクチックポリプロピレンと、伸長されていない螺旋配座で結晶化するアイソタクチックポリプロピレンがある。

本発明の多層複合シートは、高度（ｈｉｇｈｌｙ）間隔をあけて設けられたパターンの結合を使用し、隣り合った結合同士の間隔を少なくとも一方向（多複合層が収縮ステップで少なくとも１０％収縮する方向に対応）に少なくとも５ｍｍあけて、１層もしくはそれ以上の収縮性ポリマー層を、ギャザラブルかつ非収縮性または低収縮性で軽量の１層もしくはそれ以上のポリマー層に断続的に結合して作製される。隣り合った結合間の間隔は、好ましくは５ｍｍから約２５ｍｍの範囲、一層好ましくは約１０ｍｍから約２５ｍｍの範囲である。ボンディング後、収縮性層に収縮が生じ、低収縮性または非収縮性の層が最終的な複合シートでのギャザー化座屈層をなすことになる。

好ましい実施形態では、各層が実質的に張力のない状態にあるときに収縮性層をギャザラブル層に結合する。続いて加熱するなどの適切な処理をほどこして収縮性層に収縮を発生させる。このようにすることで、収縮性層が引張伸長させた弾性層である場合など、結合ステップの際に収縮性層を張力下で伸長させるプロセスに比して、多層複合シートの製造が簡略化される。

本発明の多層複合シートにおける層のうち１層もしくはそれ以上を不織層とすることができる。本発明の複合シートに使用するのに適した不織層は、カード法、反毛またはエアレイド法などの当業界において周知の方法でステープル繊維から作製できるものである。カード法で作製したステープルウェブは走行方向が優勢の繊維配向をとることが多いのに対し、エアレイドウェブは実質的にランダムまたは等方性である。ステープル繊維は、単糸繊度が約０．５から６．０（０．５６から６．６７ｄｔｅｘ）、繊維長が約０．５インチ（１．２７ｃｍ）から４インチ（１０．１ｃｍ）の間であると好ましい。カード機で処理するために、多成分ステープル繊維は、捲縮度（ＣＩ）で特徴付けられる初期螺旋捲縮レベルが約４５％を超えず、好ましくは約８％から１５％の範囲であると好ましい。これらの捲縮値を求めるための方法を実施例に先だって下記に述べる。収縮性層として用いるのに適した不織層の作製に用いられる多成分繊維は、初期スパイラル捲縮レベルがこの範囲内にあるものであると好ましい。あるいは、多成分繊維を機械的に捲縮加工することも可能である。

ギャザラブル不織層で使用するのに適したステープル繊維としては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、セルロース繊維があげられる。ステープル繊維のウェブをギャザラブル層として用いる場合、ステープル繊維をこれよりも低融点の熱可塑性バインダー繊維とブレンドし、複合シートの結合を促進するようにしてもよい。バインダー繊維についても、多層複合シートの非結合領域で活性化させて布帛の耐久性を改善することができる。バインダー繊維を添加するのであれば、最終的な複合シートのドレープ性を大幅に損なうことのない濃度で行うようにすると好ましい。

本発明の多層複合シートにおける層のうちの１層もしくはそれ以上に連続フィラメントを含み得る。たとえば、スパンボンド法などの当業界において周知の方法で連続フィラメントウェブを作製することができる。たとえば、多成分押出オリフィスの行を１もしくはそれ以上含んでなる紡糸口金に別々の押出機から２以上のポリマー成分を溶融ストリームとして供給し、連続フィラメントスパンボンド不織ウェブを含んでなる収縮性層を作製することが可能である。紡糸口金オリフィスおよびスピンパックの設計については、所望の断面および単糸繊度のフィラメントが得られるように選択する。別々のスピンパックを用いて、ウェブに異なる多成分フィラメントの混合物を得るようにすることが可能である。この場合、異なるフィラメントを異なるスピンパックから紡糸する。あるいは、１もしくはそれ以上のスピンパックから単成分フィラメントを紡糸し、単成分フィラメントと多成分フィラメントの両方を含んでなるスパンボンド不織ウェブを形成することも可能である。

本発明において収縮性層として用いるのに適した連続フィラメント多成分不織ウェブは、潜在スパイラル捲縮を有する多成分フィラメントを好ましくは少なくとも４０重量パーセント、一層好ましくは少なくとも６０重量パーセント含んでなるものである。収縮性層の繊維では、スパイラル捲縮性の多成分フィラメントでその１００％を構成することができる。好ましくは、スパンボンドフィラメントは単糸繊度が約０．５から１０．０（５．５５から１１．１ｄｔｅｘ）の間である。スパンボンド多成分連続フィラメントとしては、捲縮度（ＣＩ）で特徴付けられる初期螺旋捲縮レベルが約６０％を超えないものが好ましい。スパイラル捲縮繊維（ステープルであるか連続であるかを問わず）は、捲縮発現（ＣＤ）値の量（％ＣＤ−％ＣＩ）が１５％以上、一層好ましくは２５％以上であることを特徴とするものである。スパイラル捲縮性の多成分フィラメントが二成分フィラメントである場合は、各フィラメントにおける２種類のポリマー成分の比が容積基準（たとえば計量型ポンプの速度比として測定）で好ましくは約１０：９０から９０：１０の間であり、一層好ましくは約３０：７０から７０：３０の間、最も好ましくは約４０：６０から６０：４０の間である。スパイラル捲縮を促進するための温度は、示差走査熱量測定によって求めた場合のポリマーの融解転移温度の開始点よりも２０℃以上低くならないようにしなければならない。これは、繊維間結合が早く生じすぎるのを回避するためである。収縮性層はスパイラル捲縮性多成分繊維からなる実質的に非結合の不織ウェブであっても構わない。好ましい実施形態では、収縮性層は実質的に非結合のスパイラル捲縮性二成分不織ウェブである。スパイラル捲縮性不織層の予備固化はいずれも、熱処理ステップの際に繊維が十分な捲縮および収縮を発現し、結合複合シートを少なくとも一方向に少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２０％、最も好ましくは少なくとも４０％収縮させられる程度に低いものでなければならない。予備固化させた収縮性不織層は、熱処理した予備固化スパイラル捲縮性不織層の面積収縮率が、予備固化を行わずに同一の熱処理ステップにとおした同一のスパイラル捲縮性不織層の面積収縮の少なくとも９０％、好ましくは９５％である場合に、実質的に非結合の状態であるとみなす。好適な収縮性多成分不織ウェブの例として、スパイラル捲縮性多成分繊維を含んでなるカードウェブ、交差（クロスラップ）ウェブ、連続フィラメントスパンボンドウェブがあげられる。

複合シートの走行方向に伸長または幅方向に置かれた収縮性フィラメントまたは糸の、引っ張った状態、弛緩（すなわち引っ張っていない）状態または半弛緩状態の一方向性経糸も収縮性層として利用できる。このようなフィラメントまたは糸のアレイは、結合後の複合シートを、収縮前の元の長さを基準に算出して長さで少なくとも一方向に少なくとも２０％収縮させることのできるものであると好ましい。

弾性ギャザー化多層複合製品が望まれる場合、最終的な複合シートで所望のストレッチ特性が得られるように収縮性層を選択する。本願明細書で使用する場合の弾性とは、特定の寸法に沿って力を印加して解放したときに材料が元の寸法（たとえば長さ）まで回復する度合いを意味する。たとえば、幅方向の伸びを最低限におさえつつ走行方向へのストレッチ特性が望まれる場合、一方向性スパイラル捲縮性フィラメントの経糸を複合シートの走行方向に揃えたものあるいは、スパイラル捲縮性繊維を含んでなる方向性（ＭＤ配向）カードウェブを利用することが可能である。二方向すなわち走行方向および幅方向へのストレッチ特性が望まれる場合、エアレイドウェブや実質的に結合されていないスパンボンドウェブなどのスパイラル捲縮性連続フィラメントまたは糸のさらにランダムな層を用いることが可能である。あるいは、上述したような引っ張った弾性フィルムまたは弾性フィラメントの経糸などの引っ張った弾性層を収縮性層に含んでなっても構わない。

ギャザラブル、低収縮性または非収縮性の層は、収縮ステップの際に結合間で座屈できるものでなければならない。ギャザラブル層として用いるのに適した材料として、繊維同士が大きく纏絡または相互結合されていない不織ウェブ、メリヤス布または織布、フィルムがあげられる。好ましい実施形態では、ギャザラブル層は不織ウェブである。この層は、好ましくは収縮および座屈前の厚さが約１．０から１０．０ｍｍの間であり、座屈後に３から２０ｍｍの範囲まで厚みが増す。１層もしくはそれ以上のギャザー化／座屈層を含む製品の総厚は少なくとも約３ｍｍであり、好ましくは約３ｍｍから３０ｍｍ、一層好ましくは約６ｍｍから３０ｍｍの範囲である。

ギャザラブル層として用いるのに適した不織ウェブには結合ウェブと非結合ウェブがある。厚さ約１〜１０ｍｍの非結合ウェブが適している。ギャザラブル層については、収縮性層への結合前にその表面の一部分または全体を予備結合しておいてもよい。これらの層を予備結合する際には、パターン印刷した融着性接着剤を用いての点融着サーマルボンドまたは点融着超音波結合あるいは、サーマルボンド、水流によるニードリング、機械的なニードリングなどの方法を用いることが可能である。

収縮性層またはギャザラブル層がフィルムである複合シートは、レインコート、ウィンドブレーカー、医療器具などの最終用途において有用である。本発明の複合シートで用いるフィルムは通気性のものであっても非通気性のものであってもよい。適した通気性フィルムの例には、デラウェア州ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ）のイー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ． Ｉ． ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ）（デュポン（ＤｕＰｏｎｔ））から入手可能なハイトレル（Ｈｙｔｒｅｌ）（登録商標）などのコポリエーテルエステルのフィルムがある。室内装飾用品、アパレルなどをはじめとする最終用途で衣料品や家具類に用いるには、ギャザラブル層がメリヤス、織布または不織布またはウェブである複合シートが適している。

本発明の多層複合シートにおける個々の層については、別々の工程ステップで作製し、組み合わせ、結合し、熱処理することができる。あるいは、これらの層を連続プロセスでのインラインで組み合わせ、結合し、熱処理してもよい。収縮性不織層を用いる場合、多層不織複合体を構成する個々の層を、結合および熱処理の前にカレンダー処理などの方法で固化させることができる。これらの層を集め、収縮させる前に点や線などの断続的なパターンで結合を用いて一緒に結合する。収縮ステップが熱処理ステップである場合、加熱ステップの前にインラインでパターン結合を行ってもよいし、ロールに巻くなどの方法で結合複合シートを制御し、後の処理で熱処理することも可能である。好ましい実施形態では、点融着サーマルボンドまたは点融着超音波結合で層を断続的に結合する。熱パターン結合では、たとえば加熱したパターン付カレンダーロールと滑らかなロールあるいは２つのパターン付ロールで構成されるニップに層状の構造を通すなどの方法で、多層複合体の表面上に熱と圧力とを不連続なスポットで印加する。点融着サーマルボンドの間、層のうちの少なくとも１つにおける１種類もしくはそれ以上のポリマー成分を、加熱されたパターン付ロールの凸部分に対応する不連続な領域で部分的に溶融させ、個々の層を一緒に保持して密着結合多層複合シートとなる融着性結合を形成する。結合用ロールのパターンは当業界において周知のどのようなものであってもよく、好ましくは不連続な点結合パターンまたは線結合パターンである。

別の実施形態では、ラテックスなどの液体バインダーあるいは、低融点熱可塑性粉末の懸濁液などの液化バインダーを利用し、これをパターン状での印刷などの方法で塗布して層をパターン結合することができる。繊維ウェブ層を用いるのであれば、ウェブの長さ方向全体に伸長する結合が形成される方法で液体バインダーを塗布するようにすると好ましい。液体バインダーについては、層をまとめた上で１つの面を介して塗布してもよいし、収縮性層とギャザラブル層の一方または両方の内面に塗布してもよい。あるいは、これらの層が不織ウェブを含んでなるのであれば、低融点バインダー繊維またはバインダー粒子を層間に断続的に適用し、加熱した滑らかなカレンダーロールを用いて多層複合体を結合させることが可能である。好ましくは、バインダー粒子またはバインダー繊維は寸法が少なくとも一方向に約０．２ｍｍから約２ｍｍの間であり、結合が５から３０ヶ所／ｉｎ^２（結合が０．８から４．６ヶ所／ｃｍ^２）になる濃度でウェブに加えられる。低融点バインダー粒子は製品重量の１０％未満になるのが普通である。

熱処理前に層同士を結合させるのに使用可能な他の結合方法として、化学的結合、機械的なニードリング、水流によるニードリング、不連続な点ステッチまたは線ステッチがあげられる。ウェブの動きに同期することで数本の針を同じ点に刺すことのできるニードルプレートを用いれば、不連続な機械的ニードリングパターンを達成することが可能である。市販のキルティングマシンを利用して、間隔をあけての縫合またはステッチを行うことも可能である。同様に、層同士を互いに接触させる前に層の内面に化学的結合活性剤または接着剤を何らかのパターンで断続的に塗布してもよい。

結合は、１インチあたり約１〜４個（１センチメートルあたり０．４から２個）の間隔をあけて結合約１〜１６個／ｉｎ^２（結合０．２から２．５個／ｃｍ^２）であると好ましい。最終的な複合シートで収縮後の嵩を最大限にするために結合密度を低く保つ。結合については、丸形、正方形、長方形、三角形などが可能であり、あるいは他の幾何学的形状であっても構わない。結合面積率は約５から５０％の間で可変である。収縮を実現する目的で収縮性層にスパイラル捲縮性繊維を用いた組織の場合、加熱ステップの結果として多層複合体が少なくとも一方向に長さで少なくとも約１０％収縮するように隣り合った結合間の距離を調節することが可能である。

図１ａは、２層複合シートの収縮前の概略断面図である。少なくとも５ｍｍの距離だけ離れた断続的な結合３を用いて収縮性層１がギャザラブル層２に結合されている。図１ｂは、図１ａの製品で収縮性層を収縮させた後の概略図である。収縮後の結合間の間隔ｄ’は、収縮前の間隔ｄよりもかなり小さく、収縮後の層の総厚ｔ’は図１ａに示す開始時の複合体の厚さｔよりも実質的に厚い。層２’の坪量はｄ／ｄ’倍大きく、厚さはｔ’／ｔ倍とかなり厚い。

図２ａは、収縮性層１１と、収縮性層の片側に１層ずつ合計２層のギャザラブル繊維層１０および１２とを含んでなる３層複合シートの概略図である。これらの層は、結合間隔ｄで結合１３によって断続的に結合されている。図２ｂは、図２ａの３層複合シートで収縮性層を収縮させた後の概略図である。収縮後、結合間隔ｄ’は図２ａのｄよりも狭くなり、厚さと嵩は開始時の未収縮の複合シートよりも大きくなる。図２ｂに示されるように、収縮後に結合距離がｄ’まで狭くなることで、層のギャザリングによって複合シートの総厚が増すだけでなく、個々のギャザー化層の実厚も増し、座屈ギャザラブル層１０’および１２’は嵩高になる。嵩高にすることが可能なギャザラブル層を用いることで、最終的な複合シートの全体の嵩は、個々の層の嵩を増さずに収縮時にギャザラブル層を座屈させた場合の複合シートの嵩よりも高くなる。嵩高にすることが可能な好適なギャザラブル層としては、収縮ステップで捲縮するスパイラル捲縮層、非結合ステープルおよびフィラメントウェブ、軽くニードル処理をほどこしたクロスラップウェブなどがあげられる。

図３ａは、一方の面に断続的に結合された２層のギャザラブル層２０および２２を有し、反対側の面に結合２３で断続的に結合された単一のギャザラブル層２４を有する収縮性層２１を含んでなる４層複合シートの概略図である。表面を所望の見た目にする目的で、複合シートにおける結合間の間隔をｄ_１からｄ_５で示されるように変えてある。ここで図３に示す以外の実施形態での間隔ｄも同様に可変である点に注意されたい。複合シートの一番上と一番下の層の結合パターンは実質的に同一である。図３ｂは、図３ａの４層複合シートで収縮性層を収縮させた後の概略図であり、結合２３’間でのギャザー化層２０’、２２’および２４’の座屈が示されており、ｄ_１’からｄ_５’はそれぞれｄ_１からｄ_５よりも小さい。比較的密であるが軽量のギャザラブル層を嵩高または剥き出しの（ｏｐｅｎ）ギャザラブルウェブ層と組み合わせたものを利用し、風または湿気を遮ったり、単に弾力性を与えたりすることが可能である。また、外側の層を利用して耐久性を持たせたり内側の層を保護することも可能である。

この結合多層複合体は結合直後にインラインで熱処理することが可能であり、あるいは結合複合布帛を巻き取り、以後の処理（染色、仕上げなど）で熱処理することも可能である。本発明の好ましい実施形態では、繊維層から結合多層複合体を形成し、従来の染色または仕上げ過程の間などに、湿式仕上げステップで熱湯または高温蒸気を用いて加熱し、収縮させる。

たとえば外側の層のうちの１層が実質的に非結合の不織ウェブを含んでなる場合など、多層複合シートが極めて軽量であるまたは極めて表面がデリケートである場合、「自由収縮条件」下で複合不織体が均等に収縮できる条件下で結合多層複合シートへの熱処理を行うようにすると好ましい。「自由収縮条件」とは、ウェブと多層複合シートの収縮を制限する表面とが事実上全く接触していないことを意味する。すなわち、多層複合シートに作用して収縮過程の邪魔になるまたはこれを遅らせる機械的な力が実質的に全くない状態である。あるいは、熱処理ステップの際に複合シートの表面と接触している表面を、この表面と接触して連続的に収縮していく多層複合体と実質的に同一表面速度で移動させ、このようにしなければ収縮性層の収縮を妨害するであろう摩擦力を最小限に抑えるようにする。このような自由収縮処理によって、収縮性層は最大限に収縮する。

本発明の超低密度（およびこれに対応する超高嵩）を実現するには、軽量の収縮層、好ましくは重量が１ｏｚ／ｙｄ^２（３３．９ｇ／ｍ^２）以下の層を利用するのが望ましい。一例として、２５／インチ（９．８／ｃｍ）間隔での１５５デニール（１７２ｄｔｅｘ）のＰＯＹ（部分延伸糸）ポリエステルフィラメント糸の経糸は約０．５ｏｚ／ｙｄ^２（１７ｇ／ｍ^２）から始まり、加熱されると約１．０ｏｚ／ｙｄ^２（３３．９ｇ／ｍ^２）まで収縮する。場合により、このような経糸を結合前に重量０．２０から０．２５ｏｚ／ｙｄ^２（６．７８から８．４８ｇ／ｍ^２）まで常温延伸し、最終重量０．５ｏｚ／ｙｄ^２（１７．０ｇ／ｍ^２）まで収縮させることが可能である。同様に、２０／インチ（７．９／ｃｍ）間隔での７０デニール（７７．８ｄｔｅｘ）／３４フィラメントの二成分フィラメントポリ（エチレンテレフタレート／ポリ（トリメチレンテレフタレート）（２ＧＴ／３ＧＴ）二成分フィラメント糸の経糸は重量が０．２ｏｚ／ｙｄ^２（６．７８ｇ／ｍ^２）未満であり、約０．４から０．５ｏｚ／ｙｄ^２（１３．６から１７．０ｇ／ｍ^２）まで収縮する。

図４は、複合シートの幅方向に伸長する一連の線結合４２を利用してたとえば潜在スパイラル捲縮を有する多成分繊維のカードウェブなどの収縮性層を２枚の不織ウェブに結合することによって形成した嵩高複合不織体４０を示している。このような配置にすることで、収縮性層を走行方向に収縮させることができる。収縮後、得られる製品４０は外側の座屈層４６と４８との間に挟まれた、収縮した層４４を含んでなる。結合した気泡製品（ｃｅｌｌｕｌａｒ ｐｒｏｄｕｃｔ）を切断して小さな不連続断片（帯条片、正方形など）とし、これを枕やクッション、などの耐久性のある弾力性フィラーとして利用したり、衣類の断熱層として利用したりすることも可能である。たとえば、複合体４０を結合ライン４２とほぼ垂直な点線５０に沿って切断して嵩高材料の帯条片を形成することが可能であり、これをさらに切断してさらに小さな物品にしてもよい。幅約１から２５ｍｍ（切断線５０間の距離）の切片が好ましく、幅約５ｍｍが最も好ましい。あるいは、複合体４０を結合ライン４２に沿って切断し、長さが約２０から２５０ｍｍの範囲の嵩高弾力性複合体の長めのチューブを形成することも可能である。

軽量嵩高で弾力性の複合組織の例を以下の実施例で説明する。

試験方法
圧力を印加せずに製品の厚さ（上述した図１ａおよび図１ｂにおけるｔおよびｔ’）を測定し、本発明の製品の密度と嵩を求める。寸法「ｔ」は、繊維を全く含まない、図１ｂに６で示すものなどのギャザー間の空間を無視して、製品の総厚を表すとみなしている点に注意されたい。垂直荷重に対する応答は寸法「ｔ」の関数であり、これは図１ｂの空間６とは関係ない。複合シートの厚さ（ｔ、ｔ’）の測定については、製品をスライスして薄い層にし、測定中は複合シートに実質的に圧力を印加しない状態で上記の薄い層の厚さを測定して行う。５０ｐｓｉ（３４４．８ｋＰａ）の荷重を３０分間用いて製品を圧縮し、サンプルを３分間回復させた上で圧縮後の厚さを測定することで、圧縮後の厚さを測定する。圧縮後の嵩は、好ましくは少なくとも５０ｃｃ／ｇである。

以下の式を使って嵩を求める。
嵩＝（Ｔ）×（１０，０００）／（ＢＷ）
式中、
Ｔ＝（ｃｍ）単位での厚さ、
ＢＷ＝シート坪量（ｇ／ｍ^２）、
密度＝１／嵩である。

坪量については、サンプルを６．７５インチ×６．７５インチ（１７．１ｃｍ×１７．１ｃｍ）の寸法に切断し、このサンプルを秤量して測定した。サンプルの質量をグラム単位で示した値がｏｚ／ｙｄ^２単位での坪量と等しい。この数字に３３．９１を乗じれば単位をｇ／ｍ^２に換算することができる。

ＡＳＴＭ Ｄ ５２２５−９２に基づく自動法に従い、ヴィスコテック・フォースト・フロー・ヴィスコメータ（Ｖｉｓｃｏｔｅｋ Ｆｏｒｃｅｄ Ｆｌｏｗ Ｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒ） Ｙ９００（テキサス州ヒューストン（Ｈｏｕｓｔｏｎ）ヴィスコテック・コーポレーション（Ｖｉｓｃｏｔｅｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ））を使用し、ポリエステルを５０／５０重量％のトリフルオロ酢酸／塩化メチレンに０．４グラム／ｄＬの濃度で１９℃にて溶解させ、２ＧＴポリマーおよび３ＧＴポリマーについての固有粘度（ＩＶ）を求めた。

実施例１
１５５デニール（１７２ｄｔｅｘ）／３４フィラメントＰＯＹ（部分延伸）ポリ（エチレンテレフタレート）（２ＧＴ）糸の１５ゲージ（糸６本／ｃｍ）経糸を、梳綿機で整綿した、それぞれの坪量が０．７ｏｚ／ｙｄ^２（２３．７ｇ／ｍ^２）の２枚の不織ウェブの間に挟んだ。この部分延伸糸はＤＡＫアメリカス（Ａｍｅｒｉｃａｓ）から１５５／３４ＰＯＹポリエステルとして入手可能である。これらのウェブについては、Ｊ．Ｄ．ホリングスワース（Ｈｏｌｌｉｎｇｓｗｏｒｔｈ）不織梳綿機で処理した、長さ１．５インチ（３．８ｃｍ）／１．５ｄｐｆ（１．７ｄｔｅｘ／フィラメント）のＴ−５４ポリエステルステープル（デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）から入手可能）から作製した。経糸およびウェブの最大配向（ｈｉｇｈｅｓｔ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）の方向（走行方向）を、複合体を形成している層の同じ方向と整列配置した。幅０．１インチ（０．２５ｃｍ）の超音波ハンドツール（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｈａｎｄ ｔｏｏｌ）を用いて、連続ボンディングラインを互いに０．７５インチ（１．９ｃｍ）ずつ離して幅方向に伸長させた状態で、上記の３層複合体を結合した。結合後の複合体を坪量したところ、約１．８ｏｚ／ｙｄ^２（６１ｇ／ｍ^２）であった。その可視断面（非圧縮）厚（図１参照）は約０．４インチ（１ｃｍ）であり、密度は０．００６ｇ／ｃｃ前後または嵩１６４ｃｃ／ｇであった。この製品に室温にて３０分間５０ｐｓｉ（３４５ｋＰａ）の圧力をかけたところ、その厚さが嵩３２ｃｃ／ｇに相当する０．１５インチ（０．３８ｃｍ）まで小さくなった。

この複合体をオーブン内で３０秒間かけて１５０℃まで加熱した。走行方向に坪量３．８ｏｚ／ｙｄ^２（１２８．８ｇ／ｍ^２）まで収縮した。その厚さは０．８インチ（２ｃｍ）まで増し、５０ｐｓｉ（３４５ｋＰａ）で３分間の圧縮後、厚さ０．３５インチ（０．８９ｃｍ）まで回復した。これらの２種類の厚さは、圧縮前の嵩２４７ｃｃ／ｇならびに圧縮後の１０８ｃｃ／ｇに相当する。

実施例２
収縮性層として２ＧＴ ＰＯＹ経糸に代えてタウト１５０デニール（１６．７ｔｅｘ）２ＧＴ／３ＧＴ連続フィラメント糸の経糸を用いたこと以外は実施例１において説明した方法で、複合シートを作製した。この２ＧＴ／３ＧＴフィラメントは、固有粘度０．５２ｄｌ／ｇのポリエチレンテレプタレート（ｔｅｒｅｐｔｈａｌａｔｅ）（２ＧＴ）と内部粘度１．００ｄｌ／ｇのポリトリメチレンテレプタレート（３ＧＴ）とを、スピンブロック温度２５５℃〜２６５℃で丸い６８穴の紡糸口金を用いて従来の方法で溶融紡糸し、サイドバイサイド型構造に紡糸したものであった。溶融紡糸時のポリマーのスループットを調節することで、繊維のポリマー体積比を６０／４０ ２ＧＴ／３ＧＴに制御した。紡糸口金から４５０〜５５０ｍ／分でフィラメントを引き出し、従来のクロスフローエアで急冷した。急冷後のフィラメント束をスパン長さの４．４倍まで延伸し、単糸繊度２．２（２．４ｄｔｅｘ）の連続フィラメント糸を形成し、これを１７０℃でアニールし、２１００〜２４００ｍ／分で巻き取った。最初の未収縮タウト複合体は基本的に実施例１の最初の未収縮複合シートと坪量および嵩が同一であった。張力を解放した上で１５０℃にて３０秒間加熱すると、複合シートは走行方向に坪量３．６ｏｚ／ｙｄ^２（１２２ｇ／ｍ^２）、厚さ０．７５インチ（１．９ｃｍ）まで収縮し、圧縮後の厚さは０．３５インチ（０．８９ｃｍ）であった。これは圧縮前の嵩２４７ｃｃ／ｇおよび圧縮後の嵩１１４ｃｃ／ｇに相当する。この製品は走行方向に弾性的にストレッチ性である。長さ６インチ（１５．２ｃｍ）、幅２インチ（５．０８ｃｍ）の試料を走行方向に４０％引っ張り、３０秒間そのまま保持し、さらに３０秒間解放して自然に回復させた。この試料は実質的にもとの長さまで回復した。

実施例３
予備結合したスパンボンド不織スタイル（Ｓｔｙｌｅ） ２２５０ リーメイ（Ｒｅｅｍａｙ）（登録商標）ポリエステルスパンボンド（テネシー州オールド・ヒッコリー（Ｏｌｄ Ｈｉｃｋｏｒｙ）のＢＢＡ社）の層をボンディングの前に片側に１つずつ最外層として加え、坪量が形成時で２．８ｏｚ／ｙｄ^２（９４．９ｇ／ｍ^２）、収縮後に５．２ｏｚ／ｙｄ^２（１７６．３ｇ／ｍ^２）の５層複合体としたこと以外は実施例１において説明した方法で、複合シートを作製した。収縮後の厚さは０．８５インチ（２．２ｃｍ）、圧縮後の厚さは０．６０インチ（１．５２ｃｍ）であり、これはそれぞれ嵩レベル１２２ｃｃ／ｇおよび８６ｃｃ／ｇに相当する。

実施例４
同じリーメイ（Ｒｅｅｍａｙ）（登録商標）スタイル（Ｓｔｙｌｅ） ２２５０の２枚のシートを、リーメイ（Ｒｅｅｍａｙ）（登録商標）不織層を片側にひとつずつ追加でもとの３層構造に結合し、実施例２において説明した方法で複合シートを作製した。最終的には、坪量４．８ｏｚ／ｙｄ^２、嵩１１５ｃｃ／ｇ、圧縮後の嵩７８ｃｃ／ｇの弾性構造が得られた。

実施例５
結合パターンを経糸に対して４５°で１インチ（２．５４ｃｍ）ずつ離れた直交線に変更したこと以外は実施例４において説明した方法で、複合シートを作製した。最終的な収縮製品の坪量は４．４ｏｚ／ｙｄ^２、厚さ約０．８インチ（２．０ｃｍ）、圧縮後の厚さ０．４インチ（１．０ｃｍ）（それぞれ嵩１３３ｃｃ／ｇおよび６３ｃｃ／ｇ）であった。

上記にて説明した基本概念ならびに実施例は、本発明の範囲を限定するべきものではない。１層もしくはそれ以上のギャザラブル層を収縮性層の片側または両側に結合することが可能である。結合パターンについては、線から点、ドット、形取った結合領域、隣り合った結合間に１もしくはそれ以上の方向で５ｍｍまたはそれ以上の間隔を取ることのできる他のあらゆる変形例に至るまで可変である。収縮を１もしくはそれ以上の方向に行うことが可能である。ギャザラブル層を収縮性布帛、不織またはフィルムなどに付けた糸の連続フィラメント経糸にすることが可能である。繊維をギャザラブル層で変更し、ブレンドし、層状にするなどのことが可能である。図３ａおよび図３ｂに示すように結合距離を変えることで、収縮性層の収縮後にギャザラブル層によって形成される座屈したループのサイズと高さを変えることが可能である。本発明の利点のひとつに、弾力性と嵩とを最大限にする目的で、他のギャザラブル層を最初に座屈させて嵩高加工した後に座屈／嵩高加工状態で後からその場での結合が可能な低密度ウェブ（カードウェブ、エアレイドウェブ、嵩高加工された経糸など）にすることが可能であるという点がある。これは、「鞘部バインダー／高融点芯部」繊維、収縮前または後に適用される粉末結合剤または収縮後に適用される液化バインダを含んでなるギャザラブルウェブを用いることで実現可能である。

収縮前の２層複合シートの概略断面図である。 図１ａの製品の収縮後の概略図である。 収縮性層を１層と、この収縮性層の両面に１層ずつ断続的に結合された２層のギャザラブル繊維層とを含んでなる３層複合シートの概略図である。 収縮性層を収縮させた後の図２ａに示す３層複合シートの概略図である。 一方の面に断続的に結合された２層のギャザラブル繊維層と、他方の面に断続的に結合された単一のギャザラブル繊維層とを有する単一の収縮性層を含んでなる４層複合シートの概略図である。 収縮性層を収縮させた後の図３ａの４層複合シートの概略図である。 本発明による複合シート構造の概略図である。

Claims (56)

1. 隣り合った結合同士が少なくとも一方向に少なくとも５ｍｍの距離だけ分離された結合のアレイで少なくとも１つのギャザラブル層を収縮性層に断続的に結合するステップと、
   隣り合った結合間にギャザラブル層で座屈部分が形成されるように、結合した多層シートを少なくとも一方向に少なくとも１０％収縮させるステップとを含んでなり、座屈多層複合シートの厚さが少なくとも３ｍｍ、嵩が少なくとも５０ｃｃ／ｇである、多層複合シートの形成方法。
2. 隣り合った結合間の距離が少なくとも１０ｍｍであり、座屈多層複合シートの厚さが約６ｍｍから３０ｍｍの間である請求項１に記載の方法。
3. 隣り合った結合間の距離が約５ｍｍから約２５ｍｍの間である請求項１に記載の方法。
4. 収縮性層が、繊維のアレイ、不織ウェブ、メリヤス布帛、織布およびフィルムよりなる群から選択される請求項１または２のいずれかに記載の方法。
5. 収縮性層が繊維のアレイである請求項４に記載の方法。
6. 繊維のアレイが糸のアレイを含んでなる請求項５に記載の方法。
7. 繊維のアレイが繊維の一方向性経糸を含んでなる請求項５に記載の方法。
8. アレイ状の繊維が、部分延伸糸、潜在スパイラル捲縮を有する多成分繊維を含んでなる糸およびエラストマー系繊維よりなる群から選択される請求項５に記載の方法。
9. アレイ状の繊維が弾性混繊糸を含んでなる請求項８に記載の方法。
10. アレイ状の繊維が部分延伸ポリ（エチレンテレフタレート）糸を含んでなる請求項８に記載の方法。
11. アレイ状の繊維が、潜在スパイラル捲縮を有する多成分繊維を含んでなり、前記多成分繊維が伸長ポリマー成分と非伸長ポリマー成分とを含んでなる請求項８に記載の方法。
12. 伸長ポリマー成分が、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（シクロヘキシル１，４−ジメチレンテレフタレート）、これらのコポリマーおよびエチレンテレフタレートとエチレンスルホイソフタレートのナトリウム塩とのコポリマーよりなる群から選択され、非伸長ポリマー成分が、ポリ（トリメチレンテレフタレート）、ポリ（テトラメチレンテレフタレート）、ポリ（プロピレンジナフタレート）、ポリ（プロピレンビベンゾエート）、これらとエチレンスルホイソフタル酸ナトリウムとのコポリマーおよびポリエステルエーテルよりなる群から選択される請求項１１に記載の方法。
13. 伸長ポリマー成分がポリ（エチレンテレフタレート）であり、非伸長ポリマー成分がポリ（トリメチレンテレフタレート）である請求項１２に記載の方法。
14. 収縮性層が、潜在スパイラル捲縮を有する多成分繊維を含んでなる不織ウェブである請求項４に記載の方法。
15. 多成分繊維が伸長ポリマー成分と非伸長ポリマー成分とを含んでなる請求項１４に記載の方法。
16. 伸長ポリマー成分が、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（シクロヘキシル１，４−ジメチレンテレフタレート）、これらのコポリマーおよびエチレンテレフタレートとエチレンスルホイソフタレートのナトリウム塩とのコポリマーよりなる群から選択され、非伸長ポリマー成分が、ポリ（トリメチレンテレフタレート）、ポリ（テトラメチレンテレフタレート）、ポリ（プロピレンジナフタレート）と、ポリ（プロピレンビベンゾエート）、これらとエチレンスルホイソフタル酸ナトリウムとのコポリマーおよびポリエステルエーテルよりなる群から選択される請求項１５に記載の方法。
17. 伸長ポリマー成分がポリ（エチレンテレフタレート）であり、非伸長ポリマー成分がポリ（トリメチレンテレフタレート）である請求項１６に記載の方法。
18. ギャザラブル層が、カード不織ウェブ、エアレイド不織ウェブ、結合不織ウェブおよびフィルムよりなる群から選択される請求項１に記載の方法。
19. ギャザラブル層が、水流によりニードル処理したウェブ、機械的にニードル処理したウェブ、サーマルボンドウェブおよび接着結合ウェブよりなる群から選択される結合不織ウェブである請求項１８に記載の方法。
20. ギャザラブル層が収縮ステップの間に活性化される熱可塑性バインダーを含有する請求項１に記載の方法。
21. 熱可塑性バインダーが粉末を含んでなる請求項２０に記載の方法。
22. 熱可塑性バインダーがポリマー鞘芯繊維を含んでなり、鞘部が芯部のポリマーよりも融点の低いポリマーを含んでなる請求項２０に記載の方法。
23. 結合のアレイが点結合のアレイおよび線結合のアレイよりなる群から選択される請求項１に記載の方法。
24. 結合のアレイがサーマルボンド法および超音波結合法よりなる群から選択される結合方法で形成される請求項２３に記載の方法。
25. 収縮ステップが結合多層複合シートを加熱することを含んでなる請求項１に記載の方法。
26. 加熱ステップが熱湯での湿式仕上げステップを含んでなる請求項２５に記載の方法。
27. 加熱ステップを自由収縮条件下で実施する請求項２５に記載の方法。
28. 湿式仕上げステップが染色ステップを含んでなる請求項２６に記載の方法。
29. 収縮性層が引張伸長エラストマーフィルムおよび引張伸長エラストマー繊維よりなる群から選択される引っ張られた層であり、収縮ステップが引っ張られた層の張力を解放することを含んでなる請求項１に記載の方法。
30. 隣り合った結合間の距離が複合シートの表面の端から端までで異なっている請求項１に記載の方法。
31. 収縮ステップの際に、結合多層シートが少なくとも一方向に少なくとも２０％収縮する請求項１に記載の方法。
32. 収縮ステップの前に収縮性層が少なくとも２層のギャザラブル層の間に挟まれ、結合されている請求項１に記載の方法。
33. ギャザラブル層が不織ウェブである請求項３２に記載の方法。
34. ギャザラブル層の坪量が約３３．９ｇ／ｍ^２未満である請求項１に記載の方法。
35. 多層複合シートであって、
    第１のポリマー層と、
    約５から２５ｍｍの結合距離だけ少なくとも一方向に分離された断続パターンの結合で第１の層の第１の側に結合された第２のポリマー層とを含んでなり、第２の層が結合間でギャザリングされ、多層複合シートの厚さが約３ｍｍから３０ｍｍ、嵩が少なくとも５０ｃｃ／ｇである、多層複合シート。
36. 複合シートの厚さが約６ｍｍから３０ｍｍである請求項３５に記載の複合シート。
37. 複合シートの嵩が少なくとも１００ｃｃ／ｇである請求項３６に記載の複合シート。
38. 第１のポリマー層がスパイラル捲縮繊維を含んでなる多成分不織ウェブを含んでなる請求項３５に記載の複合シート。
39. スパイラル捲縮繊維が、サイドバイサイド型および偏心鞘芯型よりなる群から選択される構成で配置された第１の成分と第２の成分とを含んでなる請求項３８に記載の複合シート。
40. 第１の成分がポリ（エチレンテレフタレート）を含んでなり、第２の成分がポリ（トリメチレンテレフタレート）を含んでなり、これら２種類の成分がサイドバイサイド型の構成で配置されている請求項３９に記載の複合シート。
41. 第１のポリマー層が本質的にスパイラル捲縮繊維からなる請求項３８に記載の複合シート。
42. 第１のポリマー層が部分延伸糸の繊維層を含んでなる請求項３５に記載の複合シート。
43. 第２のポリマー層がフィルムおよび不織ウェブよりなる群から選択される請求項３５に記載の複合シート。
44. 第１および第２のポリマー層が不織ウェブである請求項３５に記載の複合シート。
45. 第１のポリマー層がスパイラル捲縮繊維のウェブである請求項４４に記載の複合シート。
46. 結合距離がシートの端から端までで異なる請求項３５に記載の複合シート。
47. 第１のポリマー層の第１の側とは反対の第２の側に結合された第３のポリマー層をさらに含んでなり、第３のポリマー層が結合間でギャザリングされる請求項３５に記載の複合シート。
48. 第１、第２および第３のポリマー層が独立して、不織ウェブおよびポリマーフィルムよりなる群から選択される請求項３５に記載の複合シート。
49. 第１、第２および第３の層が各々不織ウェブを含んでなる請求項４８に記載の複合シート。
50. 第１の不織層の第１の側に付けられ、前記第１のポリマー層と前記第２のポリマー層との間におかれ、不織ウェブおよびポリマーフィルムよりなる群から選択される第４のポリマー層をさらに含んでなる請求項４８に記載の複合シート。
51. 請求項３５に記載の多層複合体を含んでなるクッション材料。
52. 請求項３５に記載の多層複合体の層を含んでなる衣類。
53. 第１のポリマー層が、スパイラル捲縮繊維を含んでなる多成分不織ウェブを含んでなり、複合シートの幅方向に伸長する線結合の断続的なパターンで第１の層の第２の側に結合された第３のポリマー層をさらに含んでなり、結合が約５から２５ｍｍの結合距離だけ分離され、第３の層が結合間でギャザリングされる請求項５１に記載のクッション材料。
54. 結合ラインの方向に長さ約２０から２５０ミリメートルのほぼチューブ形の不連続部分である請求項５３に記載のクッション材料。
55. 結合ラインの方向に長さ約５ミリメートルのほぼチューブ形の不連続部分である請求項５３に記載のクッション材料。
56. 結合ラインに対してほぼ垂直な幅が約１から２５ミリメートルの不連続部分である請求項５３に記載のクッション材料。
    

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