JP2009534224A - 高撥水性複合布帛 - Google Patents

Abstract

ルーフライニング材料として用いる複合布帛であって、複合シース−コア繊維の２枚のスパンボンドシート層間に挟まれた複合繊維のメルトブローンウェブの多層ベースシートと、複合シース−コア繊維のスパンボンドトップシートと作製されており、複合布帛の透湿性がベースシート単体の透湿性から実質的に低減しないような方法で、ベースシートおよびトップシートが接合されている、複合布帛。

Description

本発明は、通気性ルーフライニングとして用いるのに好適な複合不織布帛に関する。

透湿性ルーフライニングまたはルーフィング下地材料は、建物内部を、水や雨の浸入または透過から保護し、建物内から水蒸気が出るようにするためのものである。このように、この用途における材料は、高度の液体バリアおよび透湿性を必要とする。

欧州特許第８８０６２８Ｂ号明細書には、２枚のスパンボンド層間に挟まれたメルトブローン層を含む、場合により疎水性添加剤で処理されていてもよい透湿性ルーフィング下地が開示されている。メルトブローン層は、よりフィルム状とするために熱処理されている。この特許には、メルトブローン層にポリプロピレンとポリウレタンを用いることが開示されている。

欧州特許第７４２３０５Ｂ号明細書には、ルーフィング下地を含み、メルトブローン層が、２枚のスパンボンド層間に挟まれた建築構造用途に好適な透湿性複合布帛が開示されている。メルトブローン層は、ポアサイズを減じるために圧縮されている。疎水性添加剤が層に含まれていてもよい。

ポアサイズを下げるのに、メルトブローン層の特別な処理を必要としない、高度の液体バリア性および良好な透湿性を備えたルーフライニング材料が望まれている。

定義
本明細書で用いる「ポリエチレン」（ＰＥ）という用語には、エチレンのホモポリマーばかりでなく、繰り返し単位の少なくとも８５％がエチレン単位であるコポリマーも包含されるものとし、密度が約０．９５５ｇ／ｃｍ³未満の鎖状エチレン／α−オレフィンコポリマーである「鎖状低密度ポリエチレン」（ＬＬＤＰＥ）や、密度が少なくとも約０．９４ｇ／ｃｍ³のポリエチレンホモポリマーである「高密度ポリエチレン」（ＨＤＰＥ）が挙げられる。

本明細書で用いる「ポリエステル」という用語には、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り作成された結合を有するジカルボン酸とジヒドロキシアルコールの縮合生成物であるポリマーが包含される。ポリエステルとしては、エチレングリコールとテレフタル酸の縮合生成物であるポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）および１，３−プロパンジオールとテレフタル酸の縮合生成物であるポリ（１，３−プロピレンテレフタレート）が例示される。

本明細書で用いる「不織布帛」、「不織シート」、「不織層」および「不織ウェブ」という用語は、編または織布帛とは対照的に、不規則に配置されて、識別可能なパターンのない平面材料を形成する個々の繊維、フィラメントまたは糸の構造のことを指す。不織布帛としては、メルトブローンウェブ、スパンボンドウェブおよび２つ以上の不織ウェブを含む複合シートが例示される。

本明細書で用いる「機械方向」（ＭＤ）という用語は、不織ウェブが製造される方向（例えば、不織ウェブの形成中、繊維がレイダウンされる支持面の移動方向）を指す。「交差方向」（ＣＤ）という用語は、ウェブの面において、機械方向にほぼ垂直な方向を指す。

本明細書で用いる「スパンボンド繊維」という用語は、実質的に連続した溶融熱可塑性ポリマー材料を、押出し繊維の直径を有する、複数の微細な、通常は円形の紡糸口金の毛管から、繊維として押し出し、延伸により即時に細長くして、繊維を冷却することによりメルトスパンされる繊維を意味する。

本明細書で用いる「メルトブローン繊維」という用語は、溶融処理可能なポリマーを、複数の毛管を通して、溶融ストリームとして、高速ガス（例えば、空気）ストリームに押し出すことを含むメルトブローンによりメルトスパンされる繊維を意味する。

本明細書で用いる「スパンボンド−メルトブローン−スパンボンド不織布帛」（ＳＭＳ）という用語は、２枚のスパンボンド層間に挟まれ、ボンドされたメルトブローン繊維のウェブを含む多層複合シートのことを指す。追加のスパンボンドおよび／またはメルトブローン層を、複合シートに組み込むことができ、例えば、スパンボンド−メルトブローン−スパンボンドウェブ（ＳＭＭＳ）等である。

本明細書で用いる「多成分繊維」という用語は、併せて紡糸されて単一繊維を形成する少なくとも２つの異なるポリマー成分で構成された繊維のことを指す。少なくとも２つのポリマー成分は、多成分繊維の断面を横断する、異なる実質的に一定配置されたゾーンに配列されている。これらゾーンは、繊維の長さに沿って実質的に連続的に延びている。

本明細書で用いる「複合繊維(bicomponent fiber)」という用語は、シースを形成する第１のポリマー成分と、コアを形成する第２のポリマー成分とを含むシース−コア繊維やサイドバイサイド繊維等の２つの異なるポリマー成分でできた多成分繊維のことを指す。第１のポリマー成分は、第２のポリマー成分で形成された少なくとも１つのセグメントに近接する少なくとも１つのセグメントを形成する。各セグメントは、繊維の長さに沿って実質的に連続しており、両ポリマー成分は、繊維表面に露出されている。多成分繊維は、ポリマー材料の単一の同種または異種ブレンドから押し出される繊維とは区別される。本明細書で用いる「多成分不織ウェブ」という用語は、多成分繊維を含む不織ウェブのことを指す。多成分ウェブは、多成分繊維に加えて、単一成分および／またはポリマーブレンド繊維を含むことができる。

本発明は、一実施形態において、ルーフライニング（ルーフ下地とも呼ばれる）材料として用いる複合不織布帛に関する。複合布帛は、スパンボンドトップシートに接合した多層ベースシートを含む。複合布帛は、建物への液体の透過、例えば、雨の浸入に対する有効なバリアを提供しつつ、建物から水蒸気が出るよう透過性を残すものである。

多層ベースシートは、２枚のスパンボンド布帛層間に挟まれたメルトブローンウェブでできている。ベースシートの坪量は、約１５０〜１７０ｇ／ｍ²であり、典型的に、スパンボンド層は、それぞれ、約６０ｇ／ｍ²で、メルトブローン層は、約３０ｇ／ｍ²である。ベースシートの平均ポアサイズは、約３マイクロメートル〜約８マイクロメートルである。メルトブローンウェブの重量は、ベースシートの総重量の約２５〜４０％であり、２枚のスパンボンド層の重量は、ベースシートの総重量の約６０〜７５％である。２枚のスパンボンド層は、同じ、または異なる坪量を有することができる。坪量が異なる場合には、スパンボンドトップシートに接合されたスパンボンド層の方が、典型的に坪量が多い。多層ベースシートのスパンボンド層は、連続シース−コア繊維から形成される。スパンボンド層は、複合スパンボンドプロセスにおいて、シース成分として鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）と、コア成分としてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いて作成することができる。ＰＥＴ樹脂は、使用前に、結晶化して、乾燥し、ＰＥＴの水分レベルを制御して、所望の溶融粘度を与えるようにすることができる。ＰＥＴおよびＬＬＤＰＥポリマーは、加熱して、別の押出し機で押し出し、ろ過および計量して、シース−コアフィラメント断面を与えるよう設計された複合紡糸ブロックとすることができる。ポリマーを計量して、典型的に同じような所望の比率のシース成分の重量対コア成分の重量の繊維を与える。多層ベースシートは、同じ機械で、全ての紡糸ビームをインラインとし、各層を前の層のトップに紡糸し、複合体を併せてサーマルポイントボンディングすることにより作成することができる。あるいは、ベースシートは、各層を独立して作成してから、３枚の層を併せてサーマルポイントボンディングすることにより形成することができる。

スパンボンド繊維の直径は、典型的に、約１０〜２５マイクロメートルである。添加剤を、溶融ポリマーストリームの一方または両方に含めて、所望の色を付与したり、布帛の耐ＵＶおよび熱分解性を改善することができる。

ベースシートのメルトブローンウェブ層は、サイドバイサイドまたはシース／コア断面のいずれかを有する複合繊維から形成される。複合繊維は、上述したように、典型的に、ＬＬＤＰＥおよびＰＥＴポリマー成分から作成される。メルトブローン繊維中のポリエステル成分対ポリエチレン成分の比率は、典型的に、重量基準で、約５０：５０〜約３０：７０である。ＰＥＴは、上述したように、使用前、乾燥および結晶化することができる。ＰＥＴおよびＰＥは、別の押出し機で加熱して、押出し、ろ過および計量して、所望の断面を有する繊維を与えるよう設計された複合紡糸ブロックとすることができる。フィラメントは、紡糸パックから出て、高圧、高温空気ストリームに入り、紡糸パックの下で、冷却空気が２つの対向する冷却ボックスからフィラメントに向けられる。フィラメントは、真空吸引により補助されたレイダウンベルト上に堆積する。添加剤を溶融ポリマーストリームの一方または両方に含めて、所望の色を付与したり、布帛の耐ＵＶおよび熱分解性を改善することができる。メルトブローン層の繊維の直径は、典型的に、約１〜７マイクロメートルである。多数のメルトブローン層を用いることができる。

多層ベースシートは、好適な仕上げ剤、例えば、フルオロケミカル等に浸漬することにより、撥液性コーティングで局所仕上げして、シートを飽和させることができる。４を超える撥アルコール性値が得られるまで、ベースシートを乾燥および硬化する。

トップシートは、多層ベースシートのスパンボンド層について上述したようにして作成された複合シース−コア連続繊維から形成されたスパンボンドシートである。トップシートの坪量は、約３０ｇ／ｍ²である。トップシートも局所仕上げすることができる。

複合布帛を形成するために、ベース多層シートおよびトップスパンボンドシートは、典型的に、標準ホットメルト接着プロセスで併せて接合される。接着剤は、ベースシートおよびトップスパンボンドシートに適用してから、接着剤に適用することができる。許容できる接着剤は、Ｂｏｓｔｉｋ接着剤Ｈ２９００であり、添加レベル１０〜１５ｇ／ｍ²で、シートの全幅にわたって、不規則パターンで適用される。他の同様のホットメルト接着剤タイプも用いることができる。ただし、添加レベルは変えて、許容できる剥離接着強度が得られるようにする。標準の市販のホットメルト接着剤適用装置を用いることができる。様々な市販のノズルタイプおよび／またはグルー適用パターンを用いて、接着剤をシートに適用でき、これらに限られるものではないが、ランダムスプレー、スロット、重なり円のライン、連続オメガ形ラインのレーン等が挙げられる。約１５０ｇを超える平均機械方向（ＭＤ）剥離接着値が得られる十分な接着剤が適用される限りは、接着プロセス条件を変えても、最終複合布帛の特性に大きく影響しないものと考えられる。

あるいは、トップシートおよびベースシートは、超音波ボンディングにより併せて接合できる。サーマルカレンダ加工等他の方法を用いて、トップシートとベースシートを接合することができるが、通気性に悪影響を及ぼす可能性があるため、ベースシートのポアを閉じないよう注意しなければならない。

試験方法
上記の説明および以下の実施例において、以下の試験方法を用いて、様々な記録された特徴および特性を求める。ＡＳＴＭとは、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓのことである。ＴＡＰＰＩとは、Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｕｌｐ ａｎｄ Ｐａｐｅｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙのことである。ＩＮＤＡとは、Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ ｆａｂｒｉｃ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎのことである。

坪量は、布帛またはシートの単位面積当たりの質量の尺度であり、ＡＳＴＭ Ｄ−３７７６により求め、ｇ／ｍ²で記録してある。

本明細書に記録されたポリマーの融解温度（融点とも呼ばれる）は、ＡＳＴＭ Ｄ３４１８−９９に従って、示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定し、ＤＳＣ曲線のピークを摂氏度で記録してある。融点は、ポリマーペレットおよび１分当たり１０℃の加熱速度を用いて測定された。

Ｆｒａｚｉｅｒ空気透過性は、シートの空気透過性の尺度で、ＡＳＴＭ Ｄ７３７に従って測定され、ｍ³／分／ｍ²の単位で記録してある。

平均ポアサイズおよびポアサイズ分布は、試験方法ＡＳＴＭ Ｆ３１６−０３に従って、Ｐｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．（Ｉｔｈａｃａ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）より入手可能なキャピラリーフローポロメータにより測定された。

静水頭は、水柱による貫入抵抗の測定であり、ＩＮＤＡ８０．６に従って測定された。

撥アルコール性は、異なる濃度のイソプロピルアルコールの液滴に対する抵抗の測定であり、ＩＮＤＡ８０．８に従って測定された。

ブンデンスマン降雨試験は、水の透過に対する抵抗性を測定するものであり、以下の修正を行って、ＩＳＯ９８６５：１９９１に従って行った。試験布帛を平らな木材支持体上に配置する。布帛性能に応じて、試験を周期的に、１５分から数時間毎に停止し、布帛を持ち上げて、布帛の下にある木材が濡れているか確認する。水が布帛を通して濡らしたら試験を止める。

水蒸気透過率（ＭＶＴＲ）は、水蒸気が布帛を通過する割合を測定するものであり、試験方法ＩＳＴ７０．４により、ＭＯＣＯＮ機器を用いて測定した。

これらの実施例は、ルーフライニング用複合布帛の作成を示すものである。ベースシートのスパンボンド層は、シース成分として、融点が約１２６℃の鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）およびコア成分として、融点が約２６０℃、固有粘度が０．６４のＰＥＴを用いて、複合スパンボンドプロセスで作成したシース−コアスパンボンド繊維から形成した。これらの実施例において、多層ベースシートに適切な強度を与えるために、一方のスパンボンド層のシース／コア比は５０：５０とし、他方の層の比は３０：７０としてよい。接着剤は、Ｂｏｓｔｉｋ接着剤Ｈ２９００で、添加レベル１０〜１５ｇ／ｍ²で、シートの幅に不規則パターンで用いられる。

ベースシートのメルトブローン層は、ＬＬＤＰＥ（融点１２５℃）およびＰＥＴ（融点約２６０℃）ポリマー成分から作成されたサイドバイサイド断面を有する複合繊維から形成された。メルトブローン繊維のポリエステル成分対ポリエチレン成分の比率は、典型的に、重量基準で６５：３５であった。ＰＥＴは使用前、結晶化して、ＰＥＴの水分レベルを制御することによって、溶融粘度を調整した。

これらの実施例において、スパンボンドおよびメルトブローン紡糸ビームを、同じ機械でインラインで製造した。第１のスパンボンド層をレイダウンベルト上に堆積して、続く各層を、前の層のトップに紡糸した。ＳＭＳ複合布帛をサーマルポイントボンドした。

多層ベースシートを、フルオロケミカル仕上げ処方（水性エマルジョン）に浸漬することにより、局所仕上げして、シートを飽和した。シートをニップに通して過剰の仕上げ剤を除去した。ウェットピックアップは、８０〜１２５％の範囲であった。４を超える撥アルコール性値が得られるまで、布帛を乾燥および硬化した。フルオロケミカル仕上げエマルジョンは、Ｚｏｎｙｌ（登録商標）フッ素化アクリルポリマーエマルジョン（Ｅ．Ｉ.ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙより入手）、Ｆｒｅｅｐｅｌ（登録商標）１２２５エクステンダ（Ｎｏｖｅｏｎ，Ｉｎｃ．（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨ）より入手）、Ｚｅｌｅｃ（登録商標）ＴＹ導電性粉末（帯電防止剤、Ｓｔｅｐａｎ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｎｏｒｔｈｆｉｅｌｄ，ＩＬ）より入手）、１−ヘキサノール（湿潤剤、Ｓａｓｏｌ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）より入手）を含有しており、仕上げエマルジョンの残部は水であった。浴で用いた各仕上げ成分の量を、ウェットピックアップに応じて調整し、各仕上げ成分の一定添加レートを保った。Ｚｏｎｙｌ８４８２は、典型的に、１〜３％の範囲で用い、Ｆｒｅｅｐｅｌは、典型的に、１〜３％の範囲で用い、Ｚｅｌｅｃ ＴＹは、典型的に、０．１５〜０．５％の範囲で用い、ヘキサノールは、約０．６％で用いた。パーセンテージは、バルクの投入成分の重量基準である。

複合布帛のスパンボンドトップシートは、複合スパンボンドであり、ベースシートで上述したようにして、坪量約３０ｇ／ｍ²で作成した。繊維のシース／コア比は、成分の重量基準で５０：５０であった。この層を、仕上げ処方がＦｒｅｅｐｅｌ（登録商標）を含有していなかった以外は、上述したようにして局所仕上げした。

実施例１〜２および比較例Ａ
実施例１において、ベースシートの２枚のスパンボンド層はそれぞれ、約６０ｇ／ｍ²の等しい坪量を有していた。接着剤をベースシートのトップスパンボンド層に適用した。シース／コア比は３０：７０であった。他方のスパンボンド層のシース／コア比は５０：５０であった。トップシート（上述したもの）を接着剤に適用した。

実施例２において、ベースシートの２枚のスパンボンド層は異なる坪量を有しており、トップ層は約７５ｇ／ｍ²、ボトム層は約４５ｇ／ｍ²であった。トップ層のシース／コア比は５０：５０であった。ボトム層のシース／コア比は３０：７０であった。接着剤を重い方の層に適用し、トップシートを接着剤に適用した。

実施例１および２の両方について、メルトブローン層の坪量は、約４８ｇ／ｍ²であった。

比較例Ａは、実施例１のベースシートと同じ対照試料である。

表1

上記の結果によれば、本発明の実施例は、対照例に比べて、空気透過性を損なうことなく、水の透過に対する抵抗性が非常に良好であったということが分かる。

比較例ＢおよびＣ
比較例Ｂ
この例は、ボトム層より重いトップスパンボンド層を作成することにより作成されたＳＭＳ構造を例証するものである。この布帛は、第１のスパンボンドビームについてのポリマー処理量を約７５ｇ／ｍ²の層となるように調整し、第２のスパンボンドビームについてのポリマー処理量を約４５ｇ／ｍ²の層となるように調整した以外は、実施例１の手順に従って作成された。

この例によれば、ベースシートのスパンボンド層の１枚の坪量を増やしても、表２に示すように、水の透過に対する抵抗性があまり増大しないことが分かる。

比較例Ｃ
この例は、ベース層をトップ層に直接溶融紡糸することにより作成された複合構造を例証するものである。トップ層は、撥水処理をしなかった以外は、実施例１に記載されたとおりにして作成した。トップ層をサーマルポイントボンドし、使用前、ロールに巻き付けた。この層を、多層ベースシートの第１のスパンボンドビームの前に、巻き戻してから、多層ベースシートを、実施例１に記載した紡糸条件を用いて、トップ層に直接紡糸した。複合構造をサーマルポイントボンドした。複合構造を、実施例１のベースシートについて記載したとおりにして撥水仕上げした。この例によれば、トップ層に直接紡糸することによりトップスパンボンド層の重量を増やしても、表２に示すように、水の透過に対する抵抗性があまり増大しないことが分かる。

表2

Claims (5)

1. ルーフライニング材料として用いる複合布帛であって、
   （ａ）複合シース−コア繊維の２枚のスパンボンドシート層間に挟まれた複合繊維のメルトブローンウェブを含む多層ベースシートと、
   （ｂ）複合シース−コア繊維のスパンボンドシート層を含む別のトップシートと
   を含み、
   前記複合布帛の透湿性が前記ベースシート単体の透湿性から実質的に低減しないような方法で、前記ベースシートおよびトップシートが接合されている、複合布帛。
2. 前記メルトブローンウェブの前記複合繊維が、サイドバイサイドおよびシース／コアからなる群から選択される構成にある請求項１に記載の複合布帛。
3. 前記シースがポリエチレンを含み、前記コアがポリエステルを含む請求項１に記載の複合布帛。
4. 前記トップシートおよび前記ベースシートが、接着ボンディング、ポイントボンディングおよび超音波ボンディングからなる群の１つにより接合される請求項１に記載の複合布帛。
5. 修正されたブンデンスマン試験により測定したとき、水の透過が少なくとも２時間である請求項１に記載の複合布帛。