JP2016145442A - 繊維を紡糸するため、特に繊維含有不織布を製造するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メルトブローン繊維と繊維材料とからなる繊維含有不織布を製造するための装置を提供する。
【解決手段】複数の紡糸孔口を持つダイヘッド１０４、少なくとも一種の溶融されたポリマー材料をこのダイヘッドの紡糸孔口を通してフィラメントｆの形で押出すための手段１００、及びダイヘッド１０４の下に配置され、かつフィラメントｆを延伸及び細繊化するために下流に配向されているガス流を作るために適合された延伸装置１０５を含み、ダイヘッド１０４と延伸装置１０５との間でフィラメントｆに近い位置に、繊維材料ＦＭを連続的に供給する手段１３をさらに含む繊維含有不織布ＭＢＷを作成するためのメルトブロー装置１０。
【選択図】図１

Description

本発明は、繊維紡糸の分野に関する。この分野において、本発明は、主に繊維を紡糸するための新規な改善された方法及び装置、及び繊維含有不織布、特にパルプ含有メルトブローン不織布を製造するための新規な方法及び装置に関する。

繊維を紡糸し、不織布を作るための周知の技術は、いわゆるメルトブロー技術である。メルトブローン不織布を製造するための方法及び装置は周知であり、例えばＢｕｔｉｎらの米国特許第３８４９２４１号、及びＨａｒｄｉｎｇらの米国特許第４０４８３６４号に記載されている。

基本的に、メルトブローン不織布を製造するための周知の方法は、溶融ポリマー材料をダイヘッドを通してメルトブローンポリマーフィラメントに押出すこと、及び高速度加熱ガス（通常、空気）の収斂流（以後「一次空気」と呼ばれる）によりこれらのフィラメントを細繊化することを含む。この一次熱空気は、典型的にはポリマーの溶融温度に等しいかまたはそれよりわずかに高い温度に加熱される。この一次熱空気は、ダイヘッドの出口でポリマーフィラメントを直接引張りかつ細繊化する。従って、メルトブロー法では、メルトブローンフィラメントを細繊化するための引張り力は、ポリマーがまだ溶融状態にある間にダイヘッドの出口で直接付与される。ダイヘッドの出口で、大容積の冷却空気（以後「二次空気」と呼ばれる）が一次空気中に引張られる。この二次空気は、ダイヘッドから下流のメルトブローンフィラメントを冷却し、かつメルトブローンフィラメントの急冷を提供する。

一般的に、メルトブロー法では、一次空気はまた、メルトブローンフィラメントがダイヘッドの出口で短い長さの不連続繊維（マイクロ繊維またはナノ繊維）に破断されるような方法で調整される。不連続繊維は、一般的にステープル繊維の典型的な長さを越える長さを持つ。特に、現在まで標準的な既知のメルトブロー法により、５ｍｍ〜２０ｍｍの長さを持つ不連続メルトブローン繊維が製造されることができる。

メルトブローン繊維は、非配向メルトブローン繊維のメルトブローン不織布ウエブを形成するために、例えばシリンダーまたはコンベアベルトのような移動表面上にダイヘッドから下流に送出される。好ましくは、形成表面は通気性であり、さらにより好ましくは形成表面上に繊維を吸い込むために吸引手段が設けられる。このメルトブローン不織布ウエブは次いで、固められたメルトブローン不織布ウエブを形成するために、例えば熱結合カレンダー、水ニードリング装置、超音波結合装置のような固めるための手段に輸送されることができる。

標準的なメルトブロー法により、非常に細いデニールの繊維から作られたメルトブローン不織布が有利に製造されることができる。典型的には、メルトブローン繊維の平均直径は１０μｍ未満であることができる。結果として、低通気性及び良好な被覆性のメルトブローン不織布が有利に得られることができる。

代わりに、メルトブローン技術は幾つかの制限と欠点を持つ。

標準的なメルトブロー法時に、メルトブローン繊維は、小さな延伸にさらされているにすぎず、従ってメルトブローン繊維は低い靭性を示す。従って、メルトブローン不織布は、一般的に劣った機械的性質を持ち、特に機械方向及び横方向に低い靭性と低い機械的引張り強さを、かつ低い弾性を示す。

加えて、標準的メルトブロー法では、必要なメルトブローンフィラメントの細繊化並びにメルトブローンフィラメントの予め決められた平均長さの不連続メルトブローン繊維への適切な破断を達成するために、一次空気の速度が調整されなければならない。実際に、メルトブローンフィラメントの十分な細繊化を得るため、及び細いデニールのメルトブローン繊維を製造するために、一次空気の速度は十分に高くなければならず、それはまた、より短いメルトブローン繊維の製造に導く。従って、標準的なメルトブロー法では、メルトブローン繊維の平均直径及び長さの調整は困難であり、あまり融通がきかない。特に、典型的には１０μｍ未満の非常に小さい直径を持ち、かつ例えば２０ｍｍより大きい長さを持つメルトブローンポリプロピレン繊維を作ることは難しい。

現在まで、標準的なメルトブロー技術では、高いメルトフローインデックス（典型的には６００〜２０００）のポリマーのみが加工されることができる。たとえ非円形紡糸孔口、例えば二裂片形状をした孔口を持つ紡糸口金が使用されたとしても、フィラメントの延伸と組み合わせたこの高いメルトフローインデックスは、フィラメントの断面の変形に導き、紡糸孔口により与えられたフィラメント形状は維持されることができない。現実的には、断面が実質的に円形形状のみを持つメルトブローンフィラメントを実際に作ることができる。

米国特許第５０７５０６８号では、フィラメントにうねりを作ることにより、それらの形状を分裂するためにメルトブローンフィラメントに向けて追加の交差流空気を放出することが提案されている。このうねりは、一次メルトブローン空気により与えられる抵抗力を強化するであろう。本発明者の知識では、かかる技術は未だに商業化されておらず、交差流空気によるフィラメントのうねりは、制御するのが困難であると思われ、かつフィラメントの有害なうねりを導くだろう。

固められたメルトブローン不織布は、織物製品を作るために単独で使用されることができ、または例えば他の不織布ウエブ（単数または複数）［メルトブローンウエブ（単数または複数）、スパンボンデッドウエブ（単数または複数）、カード化されたウエブ（単数または複数）、エアレイドウエブ（単数または複数）］のような追加の層、及び／または例えば木材パルプ繊維から作られた繊維層（単数または複数）のような追加の繊維の層（単数または複数）、及び／または追加のプラスチックフィルム（単数または複数）を含むラミネートで使用されることができる。このラミネートは、熱結合、機械的結合、ハイドロエンタングリング、超音波結合、通気結合、及び接着剤結合を含む、いかなる既知の固め手段により固められることができる。

より詳細には、高吸収性を持つラミネートを作るために、メルトブローン不織布を、例えば短い木材パルプ繊維の層のような高い吸収能力を持つ少なくとも一つの繊維材料層とラミネートすることが知られている。木材パルプ繊維のこの層はまた、超吸収材料から作られた粒子のような粒子と混合されることができる。

かかるラミネートの一つの重要な欠点は、ラミネートの固め工程の前または後であっても繊維層とメルトブローン不織布の間の低い結合力である。この低い結合力は繊維材料（例えば木材パルプ繊維）の高度かつ有害な損失に導く。

繊維含有メルトブローン不織布、特にパルプ含有メルトブローン不織布を製造するための方法はまた、従来技術で既知であり、例えばＲａｄｗａｎｓｋｉらの米国特許第４９３１３５５号及び米国特許第４９３９０１６号に開示されている。繊維材料、例えば木材パルプは、メルトブローダイヘッドの出口から直ぐ下流のポリマー流中に直接供給される。

かかる方法では、ダイヘッドの出口のポリマー流の高い速度のために、ダイヘッドを通して押出されるメルトブローンフィラメントの内側に繊維材料を信頼性をもって含めることは実際に困難である。結果として、製造工程時に、大量の繊維材料がメルトブローンフィラメントの内側に含められず、これに反してダイヘッドから下流でメルトブローンフィラメントを取り囲む空気流により押し戻される。さらに、かかる工程により得られる繊維含有メルトブローン不織布では、繊維材料はメルトブローン繊維と強く混じり合わず、メルトブローン繊維と繊維材料の結合は低い。この低い結合は、繊維含有メルトブローン不織布が続いて輸送されまたは取り扱われるときに繊維材料の高い損失に導く。繊維材料のこの損失は、前述の米国特許第４９３１３５５号及び米国特許第４９３９０１６号に記載されたような繊維含有メルトブローン不織布が続くハイドロエンタングルメント工程にゆだねられる場合により一層重要でありかつ有害となる。

本発明の第一目的は、メルトブローン繊維を紡糸するための新規な改善された技術的解決策を提案することである。

この第一目的は、請求項１のメルトブロー装置により、及び請求項１１のメルトブロー方法により達成される。

メルトブローン繊維を製造するための装置は、複数の紡糸孔口を持つダイヘッド、少なくとも一種の溶融されたポリマー材料をダイヘッドの紡糸孔口を通してメルトブローンフィラメントの形で押出すための手段、及びポリマーフィラメントをダイヘッドの出口で延伸及び細繊化するために一次熱ガス流をダイヘッドの出口に向けて吹き込むための手段、及びダイヘッドの下に配置され、かつメルトブローンフィラメントをさらに延伸及び細繊化するために下流に配向されている追加のガス流を作るために適合された延伸装置を含む。

メルトブロー方法は次の工程を含む：
（ｉ）ポリマーメルトブローンフィラメントを形成するためにダイヘッドの紡糸孔口を通して少なくとも一種の溶融されたポリマー材料を押出すこと、
（ｉｉ）一次熱ガス流によりダイヘッドの出口でメルトブローンフィラメントを延伸及び細繊化すること、
（ｉｉｉ）メルトブローンフィラメントをさらに延伸及び細繊化するために、下流に配向されている追加のガス流を発生するためにダイヘッドの下に配置された延伸装置を使用すること。

本発明の第二目的は、繊維含有不織布を作るための新規な改善された技術解決策を提案することであり、前記新規な改善された技術解決策は、Ｒａｄｗａｎｓｋｉらの米国特許第４９３１３５５号及び米国特許第４９３９０１６号に開示されている解決策の前述の欠点を明らかに克服する。

この第二目的は、請求項２３の紡糸装置により及び請求項３７の紡糸方法により達成される。

繊維含有不織布を作成するための紡糸装置は、複数の紡糸孔口を持つダイヘッド、少なくとも一種の溶融されたポリマー材料をダイヘッドの紡糸孔口を通してメルトブローンフィラメントの形で押出すための手段、及びダイヘッドの下に配置され、かつフィラメントを延伸及び細繊化するために下流に配向されているガス流を作るために適合された延伸装置を含み、この装置が、繊維材料の流れを、ダイヘッドと延伸装置の間でフィラメントに近い位置に連続的に供給するための供給手段を含む。

繊維含有不織布を作成するために紡糸方法は次の操作を含む：
（ｉ）少なくとも一種の溶融されたポリマー材料が、ポリマーフィラメントを形成するためにダイヘッドの紡糸孔口を通して押出されること、
（ｉｉ）ダイヘッドの下に配置された延伸装置が、フィラメントを延伸及び細繊化するために、下流に配向されているガス流を発生するために使用されること、
（ｉｉｉ）繊維材料が、ダイヘッドと延伸装置との間でフィラメントに近い位置に連続的に供給されること。

本発明の第三目的は、不連続繊維を紡糸するための新規な改善された技術的解決策を提案することである。

この第三目的は、請求項５１の装置により及び請求項６４の方法により達成される。

不連続繊維を紡糸するため装置は、複数の紡糸孔口を持つダイヘッド、少なくとも一種の溶融されたポリマー材料をダイヘッドの紡糸孔口を通してフィラメントの形で押出すための手段、及びダイヘッドの下に配置され、かつフィラメント（ｆ）を延伸及び細繊化するために、かつフィラメントを不連続繊維に破断するために下流に配向されているガス流（Ｆ３）を作るために適合された延伸装置を含む。

不連続繊維（ＭＦ）を製造するための方法において：
（ｉ）少なくとも一種の溶融したポリマー材料が、ポリマーフィラメントを形成するためにダイヘッドの紡糸孔口を通して押出され、
（ｉｉ）ダイヘッドの下に配置された延伸装置が、フィラメントを延伸及び細繊化するために、フィラメントを不連続繊維に破断するような方法で、下流に配向しているガス流を発生するために使用される。

ここでかつ請求項で使用される用語「繊維」は、長い連続繊維（一般的に「フィラメント」とも呼ばれる）及び短い不連続繊維を包含する。

ここでかつ請求項で使用される用語「下流」は、ガス流が実質的にポリマー流の方向に配向されていることを意味する。

本発明の別の目的は、造形された断面を持ちかつ２５０ｍｍ以下の平均長さを持つ非ステープル繊維の少なくとも一つの層を含む不織布である。

特に、前記層はまた、非ステープル繊維と交絡された繊維材料を含む。

繊維材料は、有利には吸収性パルプ繊維を含むことができる。

ここでかつ請求項で使用される用語「非ステープル繊維」は、押出し工程後にフィラメントを機械的に切断することにより、特に切断刃を用いることにより得られるいわゆる「ステープル繊維」とは対照的に、フィラメントをそれらの押出し時に破断するような方法でポリマーフィラメントを延伸することにより得られた不連続繊維を規定する。

ステープル繊維は、一般的に同じ長さを持ち、切断前に前もってクリンプされる。対照的に、非ステープル繊維は、それらの押出し時のそれらの無秩序な破断のために異なる長さを持ち、一般的にクリンプされない。

ここでかつ請求項で使用される用語「造形された繊維」または「造形された断面」は、円形でない断面を持つ繊維を意味する。

本発明の別の目的は、吸収性製品、特にドライまたはウエットワイプ、おむつ、トレーニングパンツ、衛生ナプキン、失禁製品、ベッドパッドを作成するためのかかる不織布の使用である。

本発明の他の特徴及び利点は、本発明の好適な実施態様の以下の説明を読むとより明らかになるであろう。その説明は、非限定例として与えられ、添付図面に関してなされる。

図１は、新規な繊維含有メルトブローン不織布を製造するために適合された本発明の第一実施態様による装置の概略図である。

図２は、図１の装置で使用されることができる空気延伸装置の一例の詳細断面図である。

図３は、二裂片メルトブローン繊維の断面図である。 図４は、三裂片メルトブローン繊維の断面図である。

図５Ａは、本発明の幾つかのメルトブローン不織布を含むラミネートを製造するために適合された製造ラインの概略図である。

図５Ｂは、本発明の幾つかのメルトブローン不織布を含むラミネートを製造するために適合された製造ラインの概略図である。

図５Ｃは、本発明の幾つかのメルトブローン不織布を含むラミネートを製造するために適合された製造ラインの概略図である。

図６は、繊維含有不織布を製造するために適合された本発明の第二実施態様による装置の概略図である。

図１を参照すると、装置１は、ポリマーメルトブローン繊維ＭＦを紡糸するためのメルトブロー装置１０、及びメルトブロー装置１０から出されたメルトブローン繊維ＭＦを捕えるためのコンベヤーベルト１１を含む。このコンベヤーベルト１１は、通気性であり、メルトブローン繊維ＭＦをコンベヤーベルト１１の表面１１ａ上に吸い込むために既知のように吸引装置１２と関連している。操作において、コンベヤーベルト１１の表面１１ａは、メルトブローン不織布ウエブＭＢＷが少なくとも表面１１ａ上に無秩序に置かれるメルトブローン繊維ＭＦから表面１１ａ上に形成されるような方法で機械方向ＭＤに動かされる。

業界で既に知られているように、メルトブロー装置１０は以下のものを含む：
− 押出し機１００、
− ポリマーペレットＰを含むホッパー１０１、但し前記ホッパー１０１は、押出し機１００に連結され、重力により押出し機１００にポリマーペレットＰを供給するために適合されている、
− 導管１０３を介して押出し機の出口に連結された紡糸ポンプ１０２、
− 横方向（図１に垂直な方向）に延びる一つまたは複数の紡糸孔口の平行列及び加熱された空気流Ｆ１（以後「一次熱空気」と呼ぶ）を紡糸孔口により形成されたダイヘッド１０４の出口に向けて収斂するための空気吹き込み手段１０４ａ，１０４ｂを既知のように含むメルトブローダイヘッド１０４。

メルトブロー装置１０のこれらの要素１００〜１０４は、従来から業界で既知であり、詳細に説明されないだろう。

メルトブロー装置１０の操作では、ポリマーペレットＰは、押出し機１００により溶融ポリマー材料に溶融され、それは押出し機１００により紡糸ポンプ１０２に供給される。前記紡糸ポンプ１０２は、ダイヘッド１０４の紡糸孔口を通して溶融ポリマー材料を押出すために、かつダイヘッドの出口１０４ａにポリマーメルトブローンフィラメントｆの垂直カーテンを形成するためにダイヘッド１０４に供給する。このポリマーメルトブローンフィラメントｆの垂直カーテンは図１の面に垂直な横方向に延びる。

一次熱空気（加熱された空気流Ｆ１）は、ポリマーがまだ溶融状態にありながら、ダイヘッド１０４の直ぐ出口でメルトブローンフィラメントｆを延伸及び細繊化している。この一次熱空気Ｆ１は、典型的にはポリマーの溶融温度に実質的に等しいかまたはそれより、わずかに高い温度に加熱される。ダイヘッドの出口で、大容積の冷却空気（空気流Ｆ２）（以後「二次空気」と呼ばれる）が一次空気中に引き込まれる。この二次空気Ｆ２は、ダイヘッド１０４からの下流でポリマーフィラメントｆを冷却し、ポリマーメルトブローンフィラメントｆの急冷を与える。

メルトブロー装置１０は、ダイヘッド１０４の下に配置され、かつさらにポリマーメルトブローンフィラメントｆを延伸しかつ細繊化するために適合されている追加の空気延伸装置１０５を新たに含む。

ダイヘッド１０４の出口と空気延伸装置１０５の入口の間の距離ｄは調整可能であることが好ましいが、必須ではない。

図２は、好適な空気延伸装置１０５の特定の実施態様を示す。しかし、本発明は図２の特定の構造に限定されず、特にガス流により、ポリマーメルトブローンフィラメントｆを連続的に延伸及び細繊化するために使用されることができるいかなる延伸装置も包含する。

図２の特定の実施態様を参照すると、延伸装置１０５は、上方縦方向スロットタイプの入口１０５０ａと下方縦方向スロットタイプの出口１０５０ｂ（それらの両方は横方向（図２に垂直な方向）に延びる）を持つ垂直通路１０５０を含む。この通路１０５０は、メルトブローンフィラメントｆのカーテンが通路１０５０を通過するような方法で、ダイヘッド１０４の出口（紡糸孔口の列）と垂直方向に一直線に並んでいる。通路１０５０のそれぞれの側方に、延伸装置１０５は、縦方向スロットタイプの開口１０５１ａ、１０５２ａ，１０５３ａを通して連通する四つの室１０５１，１０５２，１０５３，１０５４を連続的に含む。最後の室１０５４は、縦方向スロットタイプの出口１０５４ａを通して通路１０５０と連通している。最初の室１０５１は、縦方向スロットタイプの出口１０５５ａを含む縦方向吹き込み導管１０５５を収容している。

操作において、吹き込み導管１０５５ａは、周囲温度の加圧下のガス、特に周囲温度の加圧下の空気を供給される。この空気は、室１０５１においてスロットタイプの出口１０５５ａを通して排出され、次いで室１０５２，１０５３及び１０５４内を連続的に通過する。この加圧下の空気は、通路１０５０において、スロットタイプの出口１０５４ａを通して、高速度の下向き空気流Ｆ３の形で排出される。各スロットタイプの出口１０５４ａは、空気流Ｆ３が下流にかつ実質的にフィラメントｆの縦方向に、すなわち実質的にフィラメントｆを形成するポリマーの流れと同じ縦方向の下流方向に配向される。

操作において、ポリマーメルトブローンフィラメントｆは延伸装置１０５の通路１０５０を通過し、周囲温度でメルトブローンフィラメントｆのカーテンの各側で通路中に、実質的にフィラメントｆの縦方向に吹き込まれる空気流Ｆ３（図２）により延伸されかつ細繊化される。これらの空気流Ｆ３はまた、フィラメントｆを冷却し、従ってフィラメントｆの凝固（急冷）にも貢献する。

高速度空気流Ｆ３はまた、ベンチュリ効果により延伸装置１０５の上に空気吸引力を作る。この空気吸引力は、通路１０５０中に入口１０５０ａを通して吸引されかつフィラメントｆの冷却及び凝固に貢献する追加の空気流Ｆ４を作る。

この延伸装置１０５では、空気流は、波動運動を与えるかまたはフィラメント内にうねりを作る乱流を作らない。この延伸装置１０５では、フィラメントは真直ぐなままであり、いかなる波動運動も持たない。

空気流Ｆ１（ダイヘッド１０４）及びＦ３（延伸装置１０５）の速度は、有利には、延伸装置１０５の出口１０５０ｂでフィラメントｆを破断しかつ予め決められた平均長さを持つ不連続メルトブローン繊維ＭＦを形成するような方法で選ばれることができる（図２）。

空気流Ｆ１及びＦ３の速度は、有利には別個に調整されることができ、それはメルトブロー装置１０の設置の柔軟性を改善する。

特に、本発明では、延伸装置１０５とダイヘッド１０４の出口の間の距離は、フィラメントｆを破断しかつ特定の平均長さの不連続非ステープル繊維を形成するために調整されることができる。好ましくは、延伸装置１０５とダイヘッド１０４の出口の間の距離は、フィラメントｆを破断しかつ２０ｍｍ以上、好ましくは４０ｍｍより大きく、かつ２５０ｍｍ以下、好ましくは１５０ｍｍ以下の平均長さを持つ不連続非ステープル繊維を形成するために調整されることができる。

この追加の延伸装置１０５の使用のおかげで、フィラメントｆのポリマー鎖の延伸は、標準メルトブロー装置で実施される通常の延伸より大きくすることができ、それは、有利にはメルトブローン繊維ＭＦの靭性を高めることができ、それによりかかる繊維を含むメルトブローン不織布ウエブＭＢＷの靭性及びＭＤ（機械方向）引張り強さを高めることができる。

本発明では、空気延伸装置１０５は、１０μｍ未満、好ましくは２μｍ未満の平均直径を持つ非常に細かいデニールの繊維ＭＦを製造するために使用されかつ調整されることができるが、有利には１０μｍ以上、好ましくは１０μｍ〜４００μｍの平均直径を持つ太い不連続非ステープル繊維ＭＦを製造するために使用されかつ調整されることができる。

本発明の別の変形例では、空気流Ｆ１（ダイヘッド１０４）及びＦ３（延伸装置１０５）の速度はまた、有利には、延伸装置１０５のフィラメントｆが出口１０５０ｂで破断されず、従って連続メルトブローン繊維ＭＦを形成するような方法で選ばれることができる。

空気延伸装置１０５の使用のおかげで、フィラメントを作るために使用されるポリマー（単数または複数）は、有利には、低いメルトフローインデックス、特に１５〜７０のメルトフローインデックス（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８）を持つことができる。従って、非円形断面を持つが、例えば多裂片断面、特に二裂片断面を持つ造形された繊維を紡糸することができる。

図１の実施態様では、装置１はまた、ダイヘッド１０４から押出されるポリマーメルトブローンフィラメントｆのカーテン内に繊維材料ＦＭを連続的に組み入れるために、繊維材料ＦＭの流れをダイヘッド１０４と延伸装置１０５の間の位置に供給するための供給手段１３を含む。

ここでかつ請求項で使用される用語「繊維材料」は、短い長さの繊維を含むか、及び／または粒子を含むいかなる材料も包含する。

繊維材料ＦＭの繊維の平均長さは、一般的に、メルトブローン繊維ＭＦの平均長さを越えないであろう。しかし、メルトブローン繊維ＭＦの長さより大きい平均長さを持つ繊維材料のための繊維もまた、使用されることができる。

特に、繊維材料は、有利には「パルプ」を含むことができる。

ここでかつ請求項で使用される用語「パルプ」は、木本及び非木本植物のような天然資源からの繊維から作られるかまたはそれを含む吸収性材料を示す。木本植物（すなわち木材パルプ）は、例えば落葉樹及び針葉樹を含む。非木本植物は、例えば綿、亜麻、エスパルト草、トウワタ、麦わら、ジュートヘンプ、及びバガスを含む。典型的には、パルプ繊維の平均長さは５ｍｍ以下である。しかし、より長い繊維も繊維材料ＦＭのために使用されることができる。

本発明の範囲内では、繊維材料はパルプのみから作られることができるか、またはパルプと他の材料（繊維及び／または粒子）との乾燥混合物から作られることもできる。特に、繊維材料は、パルプと超吸収性材料（ＳＡＭ）の粒子の乾燥混合物を含むことができる。

繊維材料はまた、ステープル繊維（天然及び／または合成）、例えば綿繊維を含むことができる。

図１の特定の実施態様では、供給手段１３は、その上部に繊維材料ＦＭを空気圧式で供給する垂直煙突１３０を含む。煙突１３０の下部において、供給手段１３は、煙突１３０の実質的に全幅で機械交差方向に縦方向に延びる二つの供給逆回転ロール１３１，１３２を含む。下方ロール１３２は、その全周に歯１３２ａを備えている。

供給手段１３はまた、煙突の実質的に全幅で機械交差方向に延びる縦方向スロットタイプの出口１３４ａを含む吹き込み手段１３４を含む。この吹き込み手段１３４は、前記出口１３４ａを通して圧縮空気を吹き込むために適合されている。

供給手段１３はまた、供給ロール１３２の下に配置されている供給ノズル１３３を含む。このノズル１３３は繊維材料ＭＦのための出口１３３ａを持つ。前記出口１３３ａは、縦方向スロットを形成し、ダイヘッド１０４と延伸装置１０５の間にかつメルトブローンフィラメントｆのカーテンに近い位置に配置されている。この縦方向スロットタイプの出口１３３ａは、繊維材料ＭＦをメルトブローンフィラメントｆのカーテンの実質的に全幅に供給するために、メルトブローンフィラメントｆのカーテンの実質的に全幅に横方向（図１に対して垂直な方向）に延びる。

操作において、繊維材料Ｆは煙突１３０内に積み重ねられる。圧縮空気は、吹き込み手段１３４により、縦方向スロットタイプの出口１３４ａを通してノズルの内側に連続的に排出される（空気流Ｆ５）。ロール１３１，１３２は、ノズル１３３に繊維材料ＭＦを連続的に供給するために回転される。前記繊維材料ＭＦは、吹き込み手段１３４によりノズル１３３の内側に発生された空気流Ｆ５により連行される。ノズル１３３の出口１３３ａで、繊維材料ＭＦは、メルトブローンフィラメントｆのカーテンに近い位置に連続的に送出される。

空気延伸装置１０５の使用のおかげで、繊維材料ＭＦは、メルトブローンフィラメントｆと接触状態で入り、延伸装置１０５に連行される。加えて、延伸装置１０５により作られた空気流Ｆ４（図２）のおかげで、繊維材料ＦＭはまた、延伸装置１０５の通路１０５０中に吸引され、そこで繊維材料ＦＭはポリマーフィラメントｆと密接に混合される。

延伸装置１０５の出口１０５０ｂで、繊維材料ＦＭは、有利には、メルトブローン繊維ＭＦと密接に混合され、それと部分的に熱結合される。結果として、繊維含有メルトブローンウエブＭＢＷがコンベヤーベルト１１の表面１１ａの上に形成され、繊維材料ＭＦとメルトブローン繊維ＭＦの混ぜ合わせ及び結合が例えばＲａｄｗａｎｓｋｉらの米国特許第４９３１３５５号及び米国特許第４９３９０１６号に開示された技術解決策と比べて改善される。結果として、繊維含有メルトブローンウエブＭＢＷが続けて固められ、及び／または取り扱われるときに繊維材料ＦＭの損失が劇的に減少される。

本発明では、追加の延伸装置１０５の使用はまた、Ｒａｄｗａｎｓｋｉらの米国特許第４９３１３５５号及び米国特許第４９３９０１６号に開示されたメルトブロー装置のように追加の延伸装置１０５を持たずにメルトブローンダイヘッドのみを持つ標準的なメルトブロー装置と比べて低速度の空気流Ｆ１及びＦ２を実行可能にする。空気流Ｆ１及びＦ２の速度を低下することにより、繊維材料ＦＭが押し戻される危険が有利に少なくなる。結果として、メルトブローン繊維ＭＦの内側により多い量の繊維材料を含めることが有利に容易になる。

図１の特定の実施態様では、装置１はさらに、メルトブロー装置１０から下流に配置されている固化手段１４を含む。この特定の例では、これらの予備固化手段１４は、従来技術で知られている熱結合装置によって構成される。この熱結合装置１４は、二つの加圧ロール１４ａ，１４ｂを含むカレンダーである。下方ロール１４ｂは滑らかな表面、例えばゴム表面を持つ。上方ロール１４ａは、ロールの全表面に渡って規則的に分配されかつ結合パターンを形成する、例えば突出リブを持つ彫られた表面を含む硬鋼ロールである。二つのロール１４ａ，１４ｂは、メルトブローン繊維ＭＦ、もし適切なら繊維材料が熱可塑性繊維を含むときは繊維材料ＦＭの表面の軟化を得るために加熱される。

操作において、繊維含有メルトブローン不織布ウエブＭＢＷを熱及び機械的圧縮（熱結合）により予備固化するために二つのロール１４ａ，１４ｂ間に繊維含有メルトブローン不織布ウエブＭＢＷを輸送しかつ通過するために、コンベヤーベルト１１が使用される。

本発明は、繊維含有メルトブローン不織布ウエブＭＢＷを固化するための熱結合装置の使用に限定されないが、例えば機械的結合、ハイドロエンタングリング、超音波結合、通気結合、及び接着剤結合のような業界で既知のいかなる他の固化技術も使用されることができる。

一次熱空気Ｆ１は、一般的に、標準的なメルトブロー法と同様にダイヘッド１０４の外側に配置された熱源により空気を加熱することにより得られることができる。しかし、本発明の別の変形例では、加熱された空気は、この空気がダイヘッド１０４を通過するとき、ダイヘッド１０４により発生された熱によってのみ加熱されることができる。

本発明の別の変形例では、図１の装置は、ポリマー材料がいかなる一次熱空気Ｆ１の発生もなしにフィラメントｆの形でダイヘッド１０４内に押出されるだけであるような方法で変更されることができる。かかる場合には、フィラメントｆを延伸及び細繊化するために延伸装置１０５のみが使用される。この場合には、ダイヘッド１０４の構造は簡略化されることができる。

本発明の別の変形例では、一次空気Ｆ１は、この一次空気がダイヘッド１０４の出口でフィラメントｆを延伸及び細繊化するために必然的に使用されないような方法で、しかしダイヘッド１０４を浄化するだけであり、破断フィラメントが紡糸孔口を損なうことを避けるような方法で低速度で発生されることができる。

本発明の別の変形例では、図１の装置は、スパンボンデッドフィラメントＭＦが製造されるような方法で変更されることができる。

繊維ＭＦを作るために使用されるポリマー（単数または複数）Ｐは、ダイヘッドを通して押出されることができるいかなる溶融紡糸可能なポリマー（単数または複数）であることもできる。良好な候補は、例えばポリオレフィン（特にポリプロピレンまたはポリエチレンのホモまたはコポリマー）、ポリエステルのホモまたはコポリマー、またはポリアミドのホモまたはコポリマーまたはそれらのブレンドである。それはまた、有利には、例えばポリ乳酸（ＰＬＡ）のホモまたはコポリマーのようないかなる生分解性熱可塑性ポリマー、またはＰＬＡのホモまたはコポリマーを含むいかなる生分解性ブレンドであることができる。かかる場合には、繊維材料が生分解性材料から作られるとき、不織布ウエブＭＢＷは有利には完全に生分解性である。

繊維ＭＦは一般的に非弾性であるだろう。しかし、エラストマーまたは弾性繊維ＭＦもまた使用されることができる。

繊維ＭＦは、単一成分または多成分繊維、特に二成分繊維、さらに特別には鞘／芯の二成分繊維であることができる。二成分繊維が製造されるとき、各ポリマーをダイヘッド１０４に同時に供給するために二つの押出し機が使用される。

繊維ＭＦのための断面の様々な形状もまた実行されることができる（丸い形状、楕円形状、多裂片形状、特に二裂片形状、三裂片形状など）。メルトブローン繊維ＭＦの断面の形状は、ダイヘッド１０４の紡糸孔口の幾何学的形状により決定される。

しかし、繊維材料ＦＭと繊維の結合は、驚くべきことに、多裂片形状の繊維ＭＦが使用されるとき、特に図３に示されたもの、一般的に「ちょう形（ｐａｐｉｌｌｏｎ）」繊維と呼ばれるもののような二裂片繊維が使用されるとき、または図４に示されたもののような三裂片繊維が使用されるとき、改善される。

図５Ａから５Ｃは、連続紡糸されたフィラメントから作られた下部スパンボンデッド不織布ウエブＳ、第一中間メルトブローンウエブＭＢＷ１、第二中間繊維含有メルトブローンウエブＭＢＷ２、第三中間繊維含有メルトブローンウエブＭＢＷ３、及び上部繊維含有メルトブローンウエブＭＢＷ４により構成された四層ラミネートを製造するための連続製造ラインの一例を示す。

特に、この製造ライン２は、下部スパンボンデッド不織布ウエブＳをコンベヤーベルト２１上に連続的に供給するための供給手段２０を含む（図５Ａ）。この特定の例では、これらの供給手段２０は、周りにスパンボンデッド不織布Ｓが巻かれている貯蔵ロール２０ａと、貯蔵ロール２０ａと組み合わされ、貯蔵ロール２０ａからスパンボンデッド不織布ウエブＳを連続的に巻き戻し、このスパンボンデッド不織布ウエブＳをコンベヤーベルト２１上に置くために適合されている電動式ロール２０ｂとを含む。これらの供給手段２０はまた、コンベヤーベルト２１上に直接無秩序に置かれる連続紡糸フィラメントから作られたスパンボンデッド不織布ウエブＳをライン内で製造するために適合されたスパンボンデッド装置により置き換えられることができる。

これらの供給手段から下流に、製造ライン２は連続的に四つの装置２２，２３（図５Ｂ）、２４及び２５（図５Ｃ）を含む。装置２３，２４，２５は、図１に関して前述した装置１と同一である。装置２２は、図１の装置１に似ているが、繊維材料供給手段を含まない。

第一装置２２は、第一メルトブローンウエブＭＢＷ１をスパンボンデッド不織布ウエブＳ上に直接連続的に紡糸するために使用される。第二装置２３は、第二中間繊維含有メルトブローンウエブＭＢＷ２を第一メルトブローンウエブＭＢＷ１上に直接連続的に紡糸するために使用される。第三装置２４は、第三繊維含有メルトブローンウエブＭＢＷ３を第二中間繊維含有メルトブローンウエブＭＢＷ２上に直接連続的に紡糸するために使用される。第四装置２５は、繊維含有メルトブローンウエブＭＢＷ４を第三中間繊維含有メルトブローンウエブＭＢＷ３上に直接連続的に紡糸するために使用される。

ラミネートＭＢＷ４／ＭＢＷ３／ＭＢＷ２／ＭＢＷ１／Ｓは、次いでラミネートの異なる層を熱結合しかつ固化されたラミネートを得るために、標準的な熱結合装置２６に続いて輸送される。固化されたラミネートＭＢＷ４／ＭＢＷ３／ＭＢＷ２／ＭＢＷ１／Ｓは、次いで既知のようにライン内で貯蔵ロール２７ａの周りに巻かれる。

好適な実施態様では、第一及び第四のメルトブローン不織布ウエブＭＢＷ１及びＭＢＷ４のメルトブローン繊維は二裂片または三裂片であり、第二及び第三のメルトブローン不織布ウエブＭＢＷ２及びＭＢＷ３のメルトブローン繊維はいかなる形状も持つことができ、特に丸くすることができる。しかし、本発明は、かかる特定のラミネートに限定されない。

より一般的には、本発明の範囲内では、特にスパンボンデッド層、カードされた層、メルトブローン層、プラスチックフィルムを含む一つ以上の他の層をラミネートされた、本発明の少なくとも一つの繊維含有メルトブローンウエブを含むラミネートが有利に製造されることができる。

本発明の繊維含有メルトブローンウエブまたは本発明の少なくとも一つの繊維含有メルトブローンウエブを含むラミネートが、吸収性製品、特にドライワイプ、またはウエットワイプ、またはおむつ、またはトレーニングパンツ、または衛生ナプキン、または失禁製品、またはベッドパッドを作るために有利に使用されることができる。

図６は、繊維含有不織布ＮＷを作成するために使用されることができる本発明の紡糸装置１′の別の変形例を示す。

この変形例では、紡糸装置１′のダイヘッド１０４′は、図１の装置のための一つの列の代わりに、ポリマーフィラメントｆの複数の列（この特定の例では三つの列）を押出すように変更されている。好ましくは、この紡糸装置１′では、いかなる一次熱空気Ｆ１のダイヘッド１０４′における発生もなく、ポリマーフィラメントｆはダイヘッド１０４′の紡糸孔口を通して押出されるだけである。

冷却装置１０６はダイヘッドの出口の下に取り付けられている。前記冷却装置１０６は、標準的なスパンボンド装置で使用される急冷空気と同様の方法でフィラメントｆを冷却かつ急冷するために、フィラメントｆの各側に配置されかつ複数の横断強制空気流Ｆ６をフィラメントｆに向けて吹き込むために適合された二つの吹き込み箱１０６ａを含む。急冷空気Ｆ６は、例えば５℃〜２０℃の温度である。

前述したものと同じ下流配向された空気流Ｆ３を発生するために前述したものと同じ延伸装置１０５が、冷却装置１０６の下の位置で使用されており、前記空気流Ｆ３はフィラメントｆを延伸及び細繊化する。

図１の第一実施態様の延伸装置１０５に関連して、特にフィラメントｆを非ステープル不連続繊維ＭＦに破断するためのこの延伸装置１０５の使用と関連してなされた全ての前述の説明は、図６の第二実施態様に対しても適用され、繰り返されないだろう。

図６の特定の実施態様では、繊維材料供給手段１３′がまた、与えられている。前記繊維材料供給手段１３′はまた、垂直煙突１３０を含み、それはその上方部において繊維材料ＦＭを空気圧式に供給される。煙突１３０の下方部において、供給手段１３′は、煙突１３０の実質的に全幅で機械交差方向に縦方向に延びる二つの供給逆回転ロール１３１，１３２を含む。下方ロール１３２は、その全周上に歯１３２ａを備えている。

供給手段１３′はまた、供給ロール１３２の下に配置されている供給通路１３３′を含む。この供給通路１３３′は、繊維材料ＭＦのための出口１３３ａを持つ。前記出口１３３ａは、縦方向スロットを形成し、冷却装置１０６と延伸装置１０５との間でフィラメントｆのカーテンに近い位置に配置されている。この縦方向スロットタイプの出口１３３ａは、実質的にフィラメントｆのカーテンの全幅に繊維材料ＭＦを供給するために、実質的にフィラメントｆのカーテンの全幅で横方向（図６に垂直な方向）に延びる。

図１の供給手段１３とは対照的に、図６の供給手段１３′は、吹き込み手段１３４を含まないが、供給通路１３３′の下方壁を形成しかつ繊維材料ＦＭを下向きに出口１３３ａに輸送するために適合されている。

操作において、繊維材料Ｆは煙突１３０内に積み重ねられる。コンベヤーベルト１３５は連続的に回転される。ロール１３１，１３２は、繊維材料ＭＦをコンベヤーベルト１３５に連続的に供給するために回転される。前記繊維材料ＭＦは、コンベヤーベルト１３５により連行され、フィラメントｆのカーテンに近い位置に連続的に送出される。

図６の変形例では、フラップ１０７と空気導管１０８により画定される案内通路１０６が、空気延伸装置１０５の出口とコンベヤーベルト１１との間に延びている。かかる案内通路１０６は、米国特許出願ＵＳ２００８／０３１７８９５において従来から開示されており、それは参考としてここに組み込まれる。操作において、案内通路１０６の内側の空気圧を平衡にするために、空気が、案内通路１０６の外側から吸引され（矢印Ｆ７）、空気導管１０８を通して案内通路１０６中に入る。図１の装置はまた、かかる案内通路１０６、フラップ１０７、及び空気導管１０８を備えることができる。

図６の変形例では、二つの連続紡糸装置１′は同じコンベヤーベルト１１を備えている。別の変形例では、紡糸装置１′は、単独で、または紡糸装置１′により製造された繊維含有不織布ＮＷとあらゆる種類の層（織物層またはフィルム）をラミネートするために適合された他のいかなるタイプの装置と組み合わせても使用されることができる。

Claims (33)

1. 繊維含有不織布を作成するための装置であって、前記装置が、複数の紡糸孔口を持つダイヘッド（１０４，１０４′）、少なくとも一種の溶融されたポリマー材料をこのダイヘッドの紡糸孔口を通してフィラメント（ｆ）の形で押出すための手段、及びダイヘッドの下に配置され、かつフィラメント（ｆ）を延伸及び細繊化するために下流に配向されているガス流（Ｆ３）を作るために適合された延伸装置（１０５）を含み、この装置が、繊維材料（ＦＭ）の流れを、ダイヘッド（１０４，１０４′）と延伸装置（１０５）との間でフィラメント（ｆ）に近い位置に連続的に供給するための供給手段（１３，１３′）をさらに含むことを特徴とする装置。
2. ダイヘッドが、一次熱ガス流（Ｆ１）をダイヘッド（１０４）の出口に向けて吹き込むための吹き込み手段を含まないことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. ダイヘッド（１０４′）と供給手段（１３′）との間の位置でフィラメント（ｆ）に向けて急冷空気（Ｆ６）を吹き込むための冷却手段（１０６）をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 一次熱ガス流（Ｆ１）をダイヘッド（１０４）の出口に向けて吹き込むための手段（１０４ａ，１０４ｂ）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 延伸装置（１０５）が、フィラメント（ｆ）を不連続繊維（ＭＦ）に破断するために適合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の装置。
6. 延伸装置（１０５）が、フィラメント（ｆ）を、２０ｍｍより大きい、好ましくは４０ｍｍより大きい平均長さを持つ不連続繊維（ＭＦ）に破断するために適合されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 延伸装置（１０５）が、フィラメント（ｆ）を２５０ｍｍ以下、好ましくは１５０ｍｍ以下の平均長さを持つ不連続繊維（ＭＦ）に破断するために適合されていることを特徴とする請求項５または６に記載の装置。
8. 延伸装置（１０５）が、ダイヘッド（１０４，１０４′）により送出されたフィラメント（ｆ）が通路を通過することができるような方法でダイヘッド（１０４，１０４′）の下に配置されている通路（１０５０）と、前記追加のガス流（Ｆ３）を通路（１０５０）の内側に吹き込むために適合された空気吹き込み手段（１０５１〜１０５５）を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の装置。
9. 延伸装置（１０５）が、通路（１０５０）中に入る吸引される空気流（Ｆ４）を延伸装置の上に作るために適合されていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. ダイヘッド（１０４，１０４′）の出口と延伸装置（１０５）の入口（１０５０ａ）との間の距離（ｄ）が調整可能であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の装置。
11. ダイヘッド（１０４，１０４′）の紡糸孔口の全体または一部が非円形孔口であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の装置。
12. ダイヘッド（１０４，１０４′）の紡糸孔口の全体または一部が多裂片状、特に二裂片状または三裂片状であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の装置。
13. 延伸装置（１０５）の下に配置されかつ延伸装置（１０５）により送出された繊維から不織布ウエブを形成するために適合された可動表面（１１）をさらに含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の装置。
14. ダイヘッド（１０４）が、フィラメントを垂直に押出すために適合されており、かつ追加のガス流（Ｆ３）が下向きに配向されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一つに記載の装置。
15. 繊維材料（ＦＭ）を熱結合するための熱結合装置（１４）をさらに含むことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一つに記載の装置。
16. 供給手段（１３）が、繊維材料（ＦＭ）を連続的に送出するためのコンベヤーベルト（１３５）を含むことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一つに記載の装置。
17. 繊維含有不織布を作成するための方法であって：
    （ｉ）少なくとも一種の溶融されたポリマー材料が、ポリマーフィラメント（ｆ）を形成するためにダイヘッド（１０４，１０４′）の紡糸孔口を通して押出され、
    （ｉｉ）ダイヘッド（１０４，１０４′）の下に配置された延伸装置（１０５）が、フィラメント（ｆ）を延伸及び細繊化するために、下流に配向されているガス流（Ｆ３）を発生するために使用され、
    （ｉｉｉ）繊維材料（ＦＭ）が、ダイヘッド（１０４，１０４′）と延伸装置（１０５）の間でフィラメント（ｆ）に近い位置に連続的に供給される、
    ことを特徴とする方法。
18. ダイヘッド（１０４）の出口のフィラメントが、一次熱ガス流（Ｆ１）により延伸及び細繊化されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. フィラメントがダイヘッド（１０４）の出口で延伸されないことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
20. フィラメントが、ダイヘッド（１０４′）の下の強制空気流（Ｆ６）により、材料（ＭＦ）の供給前に冷却されることを特徴とする請求項１７または１９に記載の方法。
21. 工程（ｉｉ）が、フィラメント（ｆ）を不連続繊維（ＭＦ）に破断するような方法で実施されることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか一つに記載の方法。
22. 工程（ｉｉ）が、フィラメント（ｆ）を、２０ｍｍより大きい、好ましくは４０ｍｍより大きい平均長さを持つ不連続繊維に破断するような方法で実施されることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか一つに記載の方法。
23. 工程（ｉｉ）が、フィラメント（ｆ）を、２５０ｍｍ以下、好ましくは１５０ｍｍ以下の平均長さを持つ不連続繊維に破断するような方法で実施されることを特徴とする請求項１７〜２２のいずれか一つに記載の方法。
24. 工程（ｉｉ）が、フィラメント（ｆ）を１０μｍより小さい、好ましくは２μｍより小さい平均直径を持つ不連続繊維に破断するような方法で実施されることを特徴とする請求項１７〜２３のいずれか一つに記載の方法。
25. 工程（ｉｉ）が、フィラメント（ｆ）を、１０μｍ〜４００μｍの平均直径を持つ不連続繊維に破断するような方法で実施されることを特徴とする請求項１７〜２３のいずれか一つに記載の方法。
26. 繊維（ＭＦ）が、不織布ウエブ（ＭＷＢ）を形成するために可動表面（１１ａ）上に送出されることを特徴とする請求項１７〜２５のいずれか一つに記載の方法。
27. 繊維（ＭＦ）の断面の形状が円形でないことを特徴とする請求項１７〜２６のいずれか一つに記載の方法。
28. 繊維（ＭＦ）の断面の形状が多裂片状、好ましくは二裂片状または三裂片状であることを特徴とする請求項１７〜２６のいずれか一つに記載の方法。
29. ポリマーのメルトフローインデックスが１５〜７０であることを特徴とする請求項１７〜２８のいずれか一つに記載の方法。
30. フィラメントが延伸装置内で真直ぐなままであり、いかなる波動運動も持たないことを特徴とする請求項１７〜２５のいずれか一つに記載の方法。
31. 繊維含有不織布が、熱結合されていることを特徴とする請求項１７〜３０のいずれか一つに記載の方法。
32. 繊維材料（ＦＭ）が、コンベヤーベルト（１３５）によってフィラメント（ｆ）の近くに連続的に供給されることを特徴とする請求項１７〜３１のいずれか一つに記載の方法。
33. 請求項１７〜３２のいずれか一つの方法から生じる不織布の、吸収性製品、特にドライまたはウエットワイプ、おむつ、トレーニングパンツ、衛生ナプキン、失禁製品、ベッドパッドを作るための使用。

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