JP2015505912A - コイル状フィラメント不織布ウェブの作製方法及び物品 - Google Patents
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Abstract
Description
コイル状ウェブは、米国特許第6,762,139号(Strommen)に記載の方法にしたがって調製した。1インチ(2.54cm)のスクリューを有するHaakeモデル押出成形機(Thermo Electron Corporation(ニューハンプシャー州Newington))を使用した。ダイの温度は260〜302℃に設定した。冷却浴は、100ガロンの水浴であり、21〜27℃に維持した。TRITON GR−5M界面活性剤(0.025%、Dow Chemical Company(ミシガン州Midland)を冷却浴に添加した。コイル状ウェブの坪量は、押出成形機の樹脂処理能力及び冷却浴からのウェブの引き出しのライン速度に対する個別の調整により制御した。押出機のスクリュー速度は50〜100rpmの範囲、冷却浴からウェブを引き出すライン速度は5〜15メートル/分の範囲であった。ELITE−5815ポリエチレン熱可塑性樹脂(Dow Chemical Company、ミシガン州Midland)を用いて実施例1〜2のコイル状ウェブを調製した。VERSIFY−4200ポリプロピレン熱可塑性樹脂(Dow Chemical Company、ミシガン州Midland)を用いて実施例3〜6のコイル状ウェブを調製した。実施例7のコイル状ウェブは、ELITE−5815とENGAGE−8407ポリエチレン樹脂(Dow Chemical Company、ミシガン州Midland))の1:1重量比のブレンドから調製した。DOW C700−35Nポリプロピレンインパクトコポリマー熱可塑性樹脂(Dow Chemical Company、ミシガン州Midland)を用いて実施例8〜9のコイル状ウェブを調製した。実施例10のコイル状ウェブは、ナイロン6樹脂(BASF Corporation、ミシガン州Wyandotte、からのULTRAMID Polyamide 6として入手可能)を用いて調製した。実施例1〜9については、117個(直径760マイクロメートル)の穴が5列に等間隔に離間配置されている102mm×19mmのパターン付き押出成形ダイを使用した。コイル状ウェブの幅は横方向(CD)に測定したときに10cmであった。実施例1〜10に関してのフィラメント直径(マイクロメートル)、ウェブ坪量(gsm)、ウェブ厚さ、ウェブ密度を表1に記載する。
実施例1〜10から選択した未延伸前駆体ウェブを提供し、更にそれらの前駆体ウェブを手延伸とアニーリング工程によって加工して、実施例11〜21のコイル状フィラメント延伸ウェブを調製した。測定値が機械方向(MD)30cm、横方向(CD)10cmのコイル状ウェブの試料を使用した。それぞれのマークが機械方向に縁から10cmの位置になるように、2つのインクマークを付けた。そのマークを付けた位置を手で持って、2つのマークが30cm又は40cm(3:1又は4:1の比率)のいずれかに離れるまで、機械方向に延伸した。この手延伸作業中、コイル状ウェブ内の多くのフィラメント同士の接着が破壊された。張力を取り除き、ウェブを弛緩した状態に戻らせた。弛緩した状態では、ウェブの延伸部分は40cmよりはるかに短く、2つのインクマークの間の長さは約12〜13cmである。インクマークが20〜25cm離間して保持される位置(約2:1の延伸率)まで、ウェブの延伸された部分を再び手延伸した。試料をその延伸された位置に保持し、1枚の厚紙に固定し、65℃に設定した熱風炉に30〜45秒間置いた。延伸及びアニーリングされた試料を炉から取り出し、周囲温度で1分間維持し、次いで、固定装置から剥離して最終製品を提供した。
Leica Model MZ16実体顕微鏡(Leica Microsystems(ドイツ、Wetzlar)から市販で入手可能)を倍率7.1Xで使用し、未延伸コイル状ウェブ(実施例1及び7)並びに延伸されたコイル状ウェブ(実施例13及び15)の顕微鏡写真を撮影した。ウェブのフィラメント同士の接着の破壊に関して、この顕微鏡写真を検査した。ウェブ試料を顕微鏡の台に平らに寝かせ、ランダムに選択したウェブの5つの領域において、ウェブの上面から顕微鏡写真を撮影した。全ての顕微鏡写真は、測定寸法0.83cm2(MD 10.5mm×CD 7.9mm)の試料のものである。2人が顕微鏡写真を検査し、個別に棘の数を数えた。結果として、各試料につき合計10の複製を得た。個々の値を平均し、各コイル状ウェブ実施例の平均値を決定した。結果を表5に報告する。この試験方法では、フィラメントから横方向に突出している棘を数えることに限定して顕微鏡写真を検査した。フィラメントの後ろに隠れている棘、又はカメラの方に向かって、若しくはカメラから離れる方向に突出している棘ははっきり見えなかったので、数えられていない。試料面積内の棘の実際の数は、試験方法により判定した数よりも多い。
コイル状ウェブを圧縮するために必要とされるエネルギーを測定した。全ての試験は、一定の温度(23℃+/−2℃)及び相対湿度(50%+/−5%)で行った。全ての材料及び装置は、試験に先立って最小24時間、これらの条件で均衡させた。データ記録のためのコンピュータ及び必要な荷重範囲を備えた不変定数の拡張引張試験器具を使用した(Instron Engineering Corporation(Canton,MA)から入手可能なシリーズ4200、4500、又は5500)。計器のクロスヘッド速度を200mm/分に設定し、キャリブレーションされた定格500Nのロードセルを使用した。コイル状ウェブの完成品試料を直径3インチ(7.6cm)の円に切断し、デジタル手持ち式キャリパーを使用して厚さを測定した。各試料につき、新しい材料の3つの複製を使用し、記録した値の平均値としてデータを報告する。
浅いアルミニウムトレーに、12.7mmの深さまで食塩水(0.9% NaCl水溶液)を注いだ。可視化を高めるために、食塩水を赤色食品着色料で着色した。25.4mm×152.4mmの大きさの実施例3及び17及び比較例A1〜A3の試験試料を用意した。比較例A1は、Kimberly Clark Corporation(ワイオミング州Neenah)から「HUGGIES LITTLE MOVERS」の商標で市販により入手可能なサイズ6号の赤ちゃん用おむつから得た獲得分配層(ADL)である。このADLは、平均坪量106gsm、繊維直径平均値30マイクロメートルを有する厚さ3mmの不織布ウェブである。比較例A2は、SCA Personal Products(ペンシルベニア州Philadelphia)から「TENA SERENITY」の商標で市販により入手可能な成人用失禁パッドから得た吸収性コアである。この吸収性コアは、セルロース繊維及び超吸収性ポリマーの層が2枚のティッシュの間に挟まれている接着されたエアレイド材である。この吸収性コアは厚さ5mmであり、440gsmの平均坪量を有する。比較例A3は、上記のKimberly Clark Corporationから市販により入手可能な「WYPALL L30」不織ティッシュである。各試料の細い端にクリップを取り付け、トレーの上に位置づけたサポートから個々に吊るした。試料は、トレーに対して垂直に位置づけられるように配向させ、試料の自由端がトレーの底に触れるように食塩水に浸漬させた。周囲温度にて、試料を食塩水に60分間維持した。試料を食塩水から取り出し、各試料における食塩水の移動距離を定規で測定した(表9)。次いで、試料を空気中に吊るして5分間滴下乾燥させてから重量測定した。ウェブにより保持された流体による重量獲得率を表9に記載する。
固体の水平面及び垂直面を有する矩形立方体を、ドレープ性測定のための試験構造物として使用した。101.6mm(CD)×152.4mm(MD)の不織布ウェブの試料を立方体の上面に平らに寝かせ、試料の(MD方向に)76.4mmが縁から張り出すように位置づけた。水平面に静止しているウェブ試料の部分を手圧により下方に押した。この試験構造物は、材料が縁を越えて自由に垂れ下がることができるように十分に大きい。試料のオーバーハングした部分の(下面の)外側の縁から、隣接する試験構造物の垂直面までの最短距離を測定することにより、ドレープ性を決定した。実施例3及び17の測定結果を表10に記載する。
コイル状の不織布ウェブのヒステリシス特性は、データ記録用のコンピュータを備えた伸長引張試験機のユニバーサル一定速度を用いて測定し、要求されている荷重範囲を使用した(Instron Engineering Corporation(マサチューセッツ州Canton)から入手可能なModel 5500R)。全ての試験は、一定の温度(23℃+/−2℃)及び相対湿度(50%+/−5%)で行った。全ての材料及び装置は、試験に先立って最小24時間、これらの条件で均衡させた。計器の上方のジョーと下方のジョーが76.2mm間隔で位置づけられているときに最小限の弛みになるように試料を保持して、101.6mm(CD)×152.4mm(MD)のウェブ試料をInstron計器に装着した。ジョーの間の試料の滑りと破壊を最小限にするために、ラインコンタクトジョーを使用した。76.2mmの最大伸張(100%伸張)が達成されるまでは、計器のクロスヘッド速度を305mm/分に設定した。100%伸張のときに、ジョーを1秒間静止に保持し、次いで、76.2mm間隔のゼロ伸張位置に戻した。予め延伸されたコイル状ウェブ(実施例15及び19)並びに未延伸のコイル状ウェブ(実施例3及び7)について、25%、50%、75%、及び100%のウェブ伸張率で測定された荷重値(ニュートン単位)を表11に記載した。データは、対応する未延伸の試料と比較して、予め延伸されたウェブ試料が、伸張率25%で有意に低い荷重を有することを示している。
実施例12及び17〜20の延伸されたコイル状ウェブによる流体輸送速度を、圧縮力を付加した場合としない場合とで測定した。コイル状ウェブの円形試料(直径75mm)を2枚のプレキシガラス板(20.3cm×20.3cm)の間に配置した。上板の中央に直径15mmの穴を切り抜いた。錐体形ガラスじょうご(ステム内径13mm)を、そのステムの底が上板の底とぴったり並ぶように、その穴に配置した。じょうごのステムと板の穴との間に緊密な漏れないシールを作るために、最小限の量のParafilm(商標)M(Pechiney Plastic Packaging(イリノイ州Chicago)でステムの周囲を巻いた。じょうごが取り付けられた状態の上板の重量は427gであった。上板の穴がコイル状ウェブ試料の中央の真上になるようにコイル状ウェブ試料を配置した。圧縮力をもたらすために、上面に総重量(0〜24キログラムを付加)が均等に分配されるようなパターンで上板に個々の重しを付加した。食塩水(100mLの0.9% NaCl水溶液)をじょうごにすばやく加え、全ての流体がコイル状ウェブに入るのに要した時間を測定することにより、異なる圧縮力(0〜24kg)下でのコイル状ウェブによる流体輸送速度を決定した。可視化を高めるために、食塩水を赤色食品着色料で着色した。実施例12及び17〜20からの調製されたコイル状ウェブ試料についての結果を表12に記載する。
コイル状ウェブ試料の流体輸送速度を測定するために、上記の試験装置及び試験方法を用いて、パッドの吸収性コアの一区分をコイル状ウェブの試料と交換することにより変更した成人用失禁パッドの流体吸い上げ速度及び流体分配を測定した。吸収性コアの厚さ全体の中心部を取り除き、ウェブの一方の主面がトップシート又は獲得分配層(ADL)と接触し、その反対側のウェブ主面がバックシートと接触し、ウェブの厚さに相当する横の縁が吸収性コアと接触するようにして、その取り除いた吸収性コアの代わりにコイル状ウェブを挿入した。試験物品として使用した成人用失禁パッドの例は、当業者には周知であり、以前に、米国特許第5,019,065号(Scripps)、同第6,509,513号(Glaug)、同第4,834,735号(Alemany)、及び同第4,610,678号(Weisman)に記載されている。典型的な成人用失禁パッドはトップシートと、ボトムシートと、トップシートとボトムシートとの間に位置づけられた吸収性コア要素とで構成されており、任意のADLが吸収性コア要素とトップシートとの間に位置づけられている。トップシートとボトムシートの縁は、シールを形成するように付着されている。試験パッドの全体の寸法は、約26〜31cm(長さ)×9〜11cm(幅)×3〜10mm(厚さ)の範囲である。試験パッドの総重量は約11〜26gの範囲である。
TENA SERENITY成人用失禁パッド(SCA Personal Products(ペンシルベニア州Philadelphia)から入手可能)は、そのパッドの30mm×120mm区分の吸収性コア(パッドの長手方向及び横方向の両方において中央に位置づけられている)の全てを手作業で取り除き、その結果得られた空隙を実施例13の試料1.16gで満たすことにより、変更した。空隙を満たした後、パッドの元のトップシート及び獲得分配層(ADL)を再び配置することにより、パッドを再び組み立てた。この構成では、じょうごから送達される流体は、挿入されたコイル状ウェブに流れ込む前にトップシート及びADLを通過する(コイル状ウェブに最初に接触せずに吸収性コアに接触した流体の量はごくわずかであった)。実施例13のコイル状ウェブの試料を、それぞれの試験条件について再び使用した。それぞれの試験の間に、ウェブ試料をぬれたパッドから取り出し、叩くようにして乾かし、次いで、新しい(乾燥)パッドの空隙に再び挿入した。
実施例22に記載したのと同じ手順を用いて、POISE成人用失禁パッド(Kimberly−Clark Corporation(ウィスコンシン州Neenah)から入手可能)を変更した。パッド内に作り出された空隙を実施例13の試料1.09gで満たした。
TENA LADY EXTRA成人用失禁パッド(SCA Hygeine Products(スウェーデン、Stockholm)から入手可能)は、そのパッドの25.4mm×140mm区分の吸収性コア(パッドの長手方向及び横方向の両方において中央に位置づけられている)の全てを手作業で取り除き、得られた空隙を実施例15の試料1.22gで満たすことにより、変更した。空隙を満たした後、パッドの元のトップシート及び獲得分配層を再び配置することにより、パッドを再び組み立てた。この構成では、じょうごから送達される流体は、挿入されたコイル状ウェブに流れ込む前にトップシート及びADLを通過する(コイル状ウェブに最初に接触せずに吸収性コアに接触した流体の量はごくわずかであった)。実施例15のコイル状ウェブの試料を、それぞれの試験条件について再び使用した。それぞれの試験の間に、ウェブ試料をぬれたパッドから取り出し、叩くようにして乾かし、次いで、新しい(乾燥)パッドの空隙に再び挿入した。
比較例Bは、変更されていないTENA SERENITY成人用失禁パッドである。比較例Cは、変更されていないPOISE成人用失禁パッドであり、比較例Dは、変更されていないTENA LADY EXTRA成人用失禁パッドである。
75mLの食塩水を2回投入後の、実施例22にしたがって構築した成人用失禁パッドの流体吸い上げ速度及び流体分配を評価した。流体吸い上げ速度を決定するために、上記の装置を使用した。1回目の投入後、付加した重量及び上のガラス板を取り除き、パッドをそのまま2分間維持した。装置を再び組み立て、2回目の食塩水投入を行った。その結果を表18〜19に示す。
Claims (54)
- 不織布ウェブの製造方法であって、
複数のコイル状フィラメントを含む第一の熱可塑性不織布ウェブを提供する工程であって、前記コイル状フィラメントが、少なくとも50マイクロメートルの平均直径を有し、かつ断続的接着によって相互に係合されている、工程と、及び
前記ウェブを延伸することにより、延伸されたウェブを提供する工程と、
を含む方法。 - 延伸の前及び後に前記コイル状フィラメントが一方向に連続している、請求項1に記載の方法。
- 前記第一の熱可塑性不織布ウェブが、前記コイル状フィラメントの連続方向に実質的に平行に延伸される、請求項2に記載の方法。
- 前記第一の熱可塑性ウェブが、前記フィラメントを解いた距離以下の距離に延伸される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第一の熱可塑性不織布ウェブが初期の長さを有し、前記ウェブが前記初期の長さの2〜6倍に延伸される、請求項4に記載の方法。
- 前記延伸されたウェブのアニーリング工程及び冷却工程を更に含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記延伸されたウェブが、前記延伸されたウェブのアニーリング工程及び冷却工程の前に少なくとも部分的に弛緩される、請求項6に記載の方法。
- 前記延伸されたウェブを基材に接着する工程を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記断続的接着が溶融接着を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第一の熱可塑性不織布ウェブが、前記溶融接着の軟化点未満の温度で延伸される、請求項1に記載の方法。
- 前記ウェブの延伸が前記断続的接着の一部を破壊する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記延伸されたウェブの1つの面が、1cm2当たり少なくとも1つ、2つ又は3つの破壊された接着を含む、請求項11に記載の方法。
- 前記延伸されたウェブが、前記平均直径より小さい直径を有するフィラメントの部分、配向されているフィラメントの部分、又はそれらの組み合わせを含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第一の熱可塑性不織布ウェブが初期坪量を有し、前記延伸されたウェブが前記初期坪量より低い坪量を有する、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記初期坪量が300gsm〜800gsmである、請求項14に記載の方法。
- 前記延伸されたウェブの坪量が前記初期坪量の10%〜75%減少する、請求項14〜15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記延伸されたウェブが200gsm〜400gsmの坪量を有する、請求項1〜16のいずれか一項に記載の方法。
- 前記延伸されたウェブが200gsm〜300gsmの坪量を有する、請求項17に記載の方法。
- 前記第一の熱可塑性不織布ウェブが初期の厚さを有し、前記延伸されたウェブが前記初期の厚さを超える厚さを有する、請求項1〜18のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜19のいずれか一項に記載の前記延伸されたウェブが3〜12mmの厚さを有する、請求項19に記載の方法。
- 前記第一の熱可塑性不織布ウェブが初期の密度を有し、前記延伸されたウェブが前記初期の密度よりも低い密度を有する、請求項1〜20のいずれか一項に記載の方法。
- 前記延伸されたウェブが、0.02〜0.10g/cm3の範囲の密度を有する、請求項1〜21のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第一の熱可塑性不織布ウェブが初期の圧縮の仕事量を有し、前記延伸されたウェブが、前記初期の圧縮の仕事量より低い圧縮の仕事量を有する、請求項1〜22のいずれか一項に記載の方法。
- 前記延伸されたウェブが、20kJ/m3以下の圧縮の仕事量を有する、請求項1〜23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記延伸されたウェブが、前記断続的接着を破壊することなく、前記フィラメントの連続方向に対して実質的に平行な方向に25%〜200%伸長され得る、請求項1〜24のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第一の熱可塑性不織布ウェブが25%伸張にて初期荷重を有し、前記延伸されたウェブが前記初期荷重より低い荷重を有する、請求項1〜25のいずれか一項に記載の方法。
- 前記不織布ウェブが、25%伸張にて15ニュートン未満の荷重を呈する、請求項26に記載の方法。
- 前記第一の熱可塑性不織布ウェブが初期のドレープ性を有し、前記延伸されたウェブが前記初期のドレープ性を超えるドレープ性を有する、請求項1〜27のいずれか一項に記載の方法。
- 前記延伸されたウェブが、50mm未満のドレープ性を有する、請求項28に記載の方法。
- 前記不織布ウェブが、5、4、3、2、又は1mm以下の食塩水の垂直ウィッキングを有する、請求項1〜29のいずれか一項に記載の方法。
- 前記熱可塑性不織布ウェブが、連続した熱可塑性フィラメントを急冷浴の中に押出すことによって調製され、その急冷されるウェブはその押出し速度より遅い速度で前進する、請求項1〜30のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法の前記工程がラインで連続に実行される、請求項1〜31のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ウェブを別個の片に切断する工程を更に含む、請求項1〜32のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜33のいずれか一項に記載の方法により調製される、熱可塑性不織布ウェブ。
- 断続的接着によって相互に係合される少なくとも50マイクロメートルの平均直径を有する複数の延伸されたコイル状フィラメントを備える、熱可塑性不織布ウェブ。
- 前記延伸されたコイル状フィラメントが一方向に連続している、請求項35に記載の熱可塑性不織布ウェブ。
- 前記断続的接着が溶融接着を含む、請求項35及び36に記載の熱可塑性不織布ウェブ。
- 前記不織布ウェブの面が、1cm2当たり少なくとも1つ、2つ又は3つの破壊された接着を含む、請求項35〜37のいずれか一項に記載の熱可塑性不織布ウェブ。
- 前記延伸されたウェブが、前記平均直径より小さい直径を有するフィラメントの部分、配向されているフィラメントの部分、又はそれらの組み合わせを含む、請求項35〜38のいずれか一項に記載の熱可塑性不織布ウェブ。
- 前記延伸されたウェブが200gsm〜400gsmの範囲の坪量を有する、請求項35〜39のいずれか一項に記載の熱可塑性不織布ウェブ。
- 前記延伸されたウェブが200gsm〜300gsmの範囲の坪量を有する、請求項40に記載の熱可塑性不織布ウェブ。
- 前記延伸されたウェブが4〜12mmの厚さを有する、請求項35〜41のいずれか一項に記載の熱可塑性不織布ウェブ。
- 前記ウェブが、0.02〜0.10g/cm3の範囲の密度を有する、請求項35〜42のいずれか一項に記載の熱可塑性不織布ウェブ。
- 前記ウェブが、0.02〜0.05g/cm3の範囲の密度を有する、請求項43に記載の熱可塑性不織布ウェブ。
- 前記ウェブが、20kJ/m3以下の圧縮の仕事量を有する、請求項35〜44のいずれか一項に記載の熱可塑性不織布ウェブ。
- 前記ウェブが、10kJ/m3以下の圧縮の仕事量を有する、請求項45に記載の熱可塑性不織布ウェブ。
- 前記不織布ウェブが、前記断続的接着を破壊せずに、前記フィラメントの連続方向に対して実質的に平行な方向に25%〜200%伸長され得る、請求項35〜46のいずれか一項に記載の熱可塑性不織布ウェブ。
- 前記不織布ウェブが、25%の伸張にて15ニュートン未満の荷重を呈する、請求項35〜47のいずれか一項に記載の熱可塑性不織布ウェブ。
- 前記不織布ウェブが50mm未満のドレープ性を有する、請求項35〜48のいずれか一項に記載の熱可塑性不織布ウェブ。
- 前記不織布ウェブが、5、4、3、2、又は1mm以下の食塩水の垂直ウィッキングを呈する、請求項35〜49のいずれか一項に記載の熱可塑性不織布ウェブ。
- 前記コイル状フィラメントがポリオレフィンポリマーを含む、請求項35〜50のいずれか一項に記載の熱可塑性不織布ウェブ。
- 請求項34〜51のいずれか一項に記載の熱可塑性不織布ウェブを別の基材との組み合わせにおいて含む、組み立てられた中間体。
- 前記熱可塑性不織布ウェブが吸収性材料に近接している、請求項52に記載の組み立てられた中間体。
- 請求項34〜51のいずれか一項に記載の熱可塑性不織布ウェブと前記熱可塑性不織布ウェブに近接した吸収性材料とを含む吸収性物品であって、前記物品は個人衛生物品ではない、吸収性物品。
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