JP2018530683A - 整列したセグメント化繊維を有する不織布 - Google Patents

整列したセグメント化繊維を有する不織布 Download PDF

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Abstract

広範な適用（例えば、医療、ろ過、工業、包装など）に適した不織布を提供する。一態様では、不織布は、複数のセグメント化繊維を含む。複数のセグメント化繊維はそれぞれ、繊維軸と、繊維軸に沿う交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントと、を含み得る。複数のセグメント化繊維は、第１の方向に実質的に整列し得る。

Description

開示の内容
〔優先権主張〕
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の下、２０１５年１０月１６日出願の米国仮特許出願第６２／２４２，６１７号の優先権を主張するものであり、この仮特許出願は、参照により全体として明白に本明細書に組み込まれる。
〔技術分野〕
ここに開示する発明は、概して、商業的にさまざまに応用される不織布に関する。
〔背景〕
不織布は、日常生活から複雑な生命科学まで、ほぼ無数の適用に対する厳しい要件を満たすように設計されてきた。不織布は互いに著しく異なるが、すべてが、繊維軸に沿って比較的一定の繊維径を有する繊維、連続フィラメント、またはステープルファイバーを有している。従来の不織布はさまざまな商業的適用にしばしば使用されるが、これらの従来の不織布は、例えば医療産業で必要とされ得る、優れた接着および密封特徴など、さまざまな望ましい物理的特性を提供していない。
したがって、当技術分野では、接着および密封特徴などの物理的特性が改善された不織布に対する必要性が少なくとも残っている。
〔発明の概要〕
本発明の１つ以上の実施形態は、前述した問題の１つ以上に対応し得る。本発明による特定の実施形態は、広範な適用（例えば、医療、ろ過、工業、包装など）に適切な不織布を提供する。一態様では、不織布は、複数のセグメント化繊維を含む。複数のセグメント化繊維はそれぞれ、繊維軸と、繊維軸に沿って交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントと、を含み得る。複数のセグメント化繊維は、第１の方向に実質的に整列し得る。
本発明の特定の実施形態によると、複数のセグメント化繊維のうちの少なくとも１つまたはそれぞれが、実質的に連続的であってよい。この点に関して、本発明の特定の実施形態による不織布を形成する繊維の実質的にすべてが、本明細書に開示されるようなセグメント化繊維であってよい。本発明の特定の実施形態では、本発明の特定の実施形態による不織布を形成する繊維は、本明細書に開示されるようなセグメント化繊維と、非セグメント化繊維とのブレンドを含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントは、粗大−微細−粗大−微細と交互になったパターンで配列され得る。
本発明の特定の実施形態によると、第１の方向は横方向を含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、複数のセグメント化繊維は、縦方向伸び率および横方向伸び率を含んでよく、縦方向伸び率は、横方向伸び率より大きくてよい。本発明のこのような実施形態では、破断時の縦方向伸び率が、破断時の横方向伸び率より少なくとも３倍長くてよい。本発明のさらなる実施形態では、複数のセグメント化繊維は、横方向引っ張り強さおよび縦方向引っ張り強さを含んでよく、横方向引っ張り強さは、例えば、５０％伸び率で、または破断時に、縦方向引っ張り強さより少なくとも２倍強くてよい。
本発明の特定の実施形態によると、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１μｍ〜約１００μｍの径を有し得、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約０．５μｍ〜約２５μｍの径を有し得る。本発明の他の実施形態では、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１．５μｍ〜約５０μｍの径を有し得、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約０．７５μｍ〜約２０μｍの径を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約２μｍ〜約２５μｍの径を有し得、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１μｍ〜約１８μｍの径を有し得る。本発明の特定の実施形態によると、複数のセグメント化繊維は、約０．１μｍ〜約１００μｍの平均繊維径を有し得る。本発明の他の実施形態では、複数のセグメント化繊維は、約０．５μｍ〜約５０μｍの平均繊維径を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、複数のセグメント化繊維は、約１μｍ〜約２５μｍの平均繊維径を有し得る。
本発明の特定の実施形態によると、交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントは、第１の大径セグメントと第１の小径セグメントとの間の繊維径変化Δｄｆを有してよく、繊維径変化Δｄｆは、約５％〜約６０％を含み得る。本発明の他の実施形態では、繊維径変化Δｄｆは、約２０％〜約５０％を含み得る。本発明のさらなる実施形態では、繊維径変化Δｄｆは、約３０％〜約４０％を含み得る。本発明の特定の実施形態によると、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、小径セグメントのうちの少なくとも１つより少なくとも６％大きい径を有し得る。本発明のいくつかの実施形態では、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、小径セグメントのうちの少なくとも１つより少なくとも１０％大きい径を有し得る。
本発明の特定の実施形態によると、不織布は、第１の大径セグメントと第１の小径セグメントとの間に遷移領域を含み得る。本発明のこのような実施形態では、遷移領域は、肩、または肩のような構造体を含み得る。
本発明の特定の実施形態によると、複数のセグメント化繊維は、溶融紡糸繊維を含み得る。本発明の特定の実施形態では、複数のセグメント化繊維は、メルトブローン繊維を含み得る。本発明のさらなる実施形態では、複数のセグメント化繊維は、スパンボンド繊維を含み得る。本発明の特定の実施形態では、複数のセグメント化繊維は、伸張性のある非弾性フィラメントを含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、複数のセグメント化繊維は、マルチコンポーネント繊維を含み得る。本発明のこのような実施形態では、複数のセグメント化繊維は、シース／コアのバイコンポーネント繊維を含み得る。本発明の他の実施形態では、複数のセグメント化繊維は、並んだバイコンポーネント繊維を含み得る。本発明の特定の実施形態によると、複数のセグメント化繊維は、ポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン−エチレンランダムコポリマー、プロピレン−エチレンブロックコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブ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、ポリ乳酸、ポリアミド、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、複数のセグメント化繊維は、ポリプロピレンを含み得る。本発明のこのような実施形態では、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して、約５ｇ／１０分〜約２０００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。本発明の他の実施形態では、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して、約２０ｇ／１０分〜約５００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。本発明のさらなる実施形態では、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して、約２５ｇ／１０分〜約１００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。本発明のいくつかの実施形態では、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して、約３５ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。
本発明の特定の実施形態によると、不織布は、１平方メートル当たり約１〜約４００グラム（ｇｓｍ）の坪量を有し得る。本発明の他の実施形態では、不織布は、約１ｇｓｍ〜約２００ｇｓｍの坪量を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、不織布は、約１ｇｓｍ〜約１００ｇｓｍの坪量を有し得る。本発明のいくつかの実施形態では、不織布は、約４０ｇｓｍの坪量を有し得る。
本発明の特定の実施形態によると、複数のセグメント化繊維は、約０．１ｗｔ％〜約１０ｗｔ％の添加剤を含み得る。本発明のこのような実施形態では、添加剤は、炭酸カルシウム添加剤、酸化チタン添加剤、ＢａＳＯ４添加剤、タルク添加剤、ナノクレイ添加剤、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。本発明の特定の実施形態によると、ナノ繊維布は、着色剤、フルオロケミカル、帯電防止剤、親水剤（hydrophilic agent）、鉱物微粒子、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つをさらに含み得る。
別の態様では、本発明の特定の実施形態は、不織布を形成するプロセスを提供する。このプロセスは、例えば、部分延伸繊維の、不織ウェブを形成することと、第１の方向に不織ウェブを少なくとも２回（例えば、少なくとも３回、４回、５回、６回など）延伸して、複数のセグメント化繊維を形成することと、複数のセグメント化繊維を接着することと、を含む。複数のセグメント化繊維はそれぞれ、繊維軸と、繊維軸に沿った、実質的に異なる繊維径の、交互になった複数のセグメントと、を含み得る。複数のセグメント化繊維は、第１の方向に実質的に整列し得る。
本発明の特定の実施形態によると、部分延伸繊維の不織ウェブを形成することは、メルトブロープロセス、エレクトロブロープロセス、溶融フィルムフィブリル化プロセス（melt-film fibrillation process）、電界紡糸プロセス、溶液紡糸プロセス、溶融紡糸プロセス、スパンボンドプロセス、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、部分延伸繊維の不織ウェブを形成することは、メルトブロープロセスを含み得る。
本発明の特定の実施形態によると、不織ウェブを延伸して複数のセグメント化繊維を形成することは、不織ウェブを第１の方向に徐々に延伸するように、部分延伸繊維などの繊維の不織ウェブを、第１の延伸ステーションに送り込むことと、不織ウェブを第１の方向に広げることと、延伸され広げられた不織ウェブを第１の方向にさらに徐々に延伸するように、不織ウェブを第２の延伸ステーションに送り込むことと、を含み得る。第１の延伸ステーションは、第１の増加的延伸距離（incremental stretching distance）を有してよく、第２の延伸ステーションは、第２の増加的延伸距離を有してよく、第２の増加的延伸距離は、第１の増加的延伸距離以下であってよい。本発明のこのような実施形態では、複数のセグメント化繊維は、第１の方向に少なくとも３回延伸した後で第１の方向に実質的に整列し得る。本発明のさらなる実施形態では、複数のセグメント化繊維は、第１の方向に４回延伸した後で第１の方向に実質的に整列し得る。
本発明の特定の実施形態によると、複数のセグメント化繊維を接着することは、非常に多数の接着部位で接着することを含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、複数のセグメント化繊維を接着することは、熱カレンダー加工、超音波接着、水流交絡、ニードルパンチング、化学樹脂接着、スティッチボンディング、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含む。
本発明の特定の実施形態によるプロセスでは、複数のセグメント化繊維はそれぞれ、実質的に連続的であってよい。本発明のいくつかの実施形態では、交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントは、粗大−微細−粗大−微細と交互になったパターンで配列され得る。
本発明の特定の実施形態によるプロセスでは、第１の方向は、横方向を含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、複数のセグメント化繊維は、縦方向伸び率および横方向伸び率を含んでよく、縦方向伸び率は、横方向伸び率より大きくてよい。本発明のこのような実施形態では、破断時の縦方向伸び率は、破断時の横方向伸び率より少なくとも３倍長くてよい。本発明のさらなる実施形態では、複数のセグメント化繊維は、横方向引っ張り強さおよび縦方向引っ張り強さを含んでよく、横方向引っ張り強さは、例えば、５０％伸び率で、または破断時に、縦方向引っ張り強さより少なくとも２倍強くてよい。
本発明の特定の実施形態によるプロセスでは、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１μｍ〜約１００μｍの径を有し得、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約０．５μｍ〜約２５μｍの径を有し得る。本発明の他の実施形態では、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１．５μｍ〜約５０μｍの径を有し得、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約０．７５μｍ〜約２０μｍの径を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約２μｍ〜約２５μｍの径を有し得、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１μｍ〜約１８μｍの径を有し得る。本発明の特定の実施形態によると、複数のセグメント化繊維は、約０．１μｍ〜約１００μｍの平均繊維径を有し得る。本発明の他の実施形態では、複数のセグメント化繊維は、約０．５μｍ〜約５０μｍの平均繊維径を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、複数のセグメント化繊維は、約１μｍ〜約２５μｍの平均繊維径を有し得る。
本発明の特定の実施形態によるプロセスでは、交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントは、第１の大径セグメントと第１の小径セグメントとの間の繊維径変化Δｄｆを有してよく、繊維径変化Δｄｆは、約５％〜約６０％を含み得る。本発明の他の実施形態では、繊維径変化Δｄｆは、約２０％〜約５０％を含み得る。本発明のさらなる実施形態では、繊維径変化Δｄｆは、約３０％〜約４０％を含み得る。本発明の特定の実施形態によると、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、小径セグメントのうちの少なくとも１つより少なくとも６％大きい径を有し得る。本発明のいくつかの実施形態では、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、小径セグメントのうちの少なくとも１つより少なくとも１０％大きい径を有し得る。
本発明の特定の実施形態によるプロセスでは、不織布は、第１の大径セグメントと第１の小径セグメントとの間に遷移領域を含み得る。本発明のこのような実施形態では、遷移領域は、肩、または肩のような構造体を含み得る。
本発明の特定の実施形態によるプロセスでは、複数のセグメント化繊維は、溶融紡糸繊維を含み得る。本発明の特定の実施形態では、複数のセグメント化繊維は、メルトブローン繊維を含み得る。本発明のさらなる実施形態では、複数のセグメント化繊維は、スパンボンド繊維を含み得る。本発明の特定の実施形態では、複数のセグメント化繊維は、伸張性のある非弾性フィラメントを含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、複数のセグメント化繊維は、マルチコンポーネント繊維を含み得る。本発明のこのような実施形態では、複数のセグメント化繊維は、シース／コアのバイコンポーネント繊維を含み得る。本発明の他の実施形態では、複数のセグメント化繊維は、並んだバイコンポーネント繊維を含み得る。本発明の特定の実施形態によると、複数のセグメント化繊維は、ポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン−エチレンランダムコポリマー、プロピレン−エチレンブロックコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブ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、ポリ乳酸、ポリアミド、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、複数のセグメント化繊維は、ポリプロピレンを含み得る。本発明のこのような実施形態では、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して、約５ｇ／１０分〜約２０００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。本発明の他の実施形態では、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して、約２０ｇ／１０分〜約５００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。本発明のさらなる実施形態では、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して、約２５ｇ／１０分〜約１００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。本発明のいくつかの実施形態では、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して、約３５ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。
本発明の特定の実施形態によるプロセスでは、不織布は、約１ｇｓｍ〜約４００ｇｓｍの坪量を有し得る。本発明の他の実施形態では、不織布は、約１ｇｓｍ〜約２００ｇｓｍの坪量を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、不織布は、約１ｇｓｍ〜約１００ｇｓｍの坪量を有し得る。本発明のいくつかの実施形態では、不織布は、約４０ｇｓｍの坪量を有し得る。
本発明の特定の実施形態によるプロセスでは、複数のセグメント化繊維は、約０．１ｗｔ％〜約１０ｗｔ％の添加剤を含み得る。本発明のこのような実施形態では、添加剤は、炭酸カルシウム添加剤、酸化チタン添加剤、タルク添加剤、ナノクレイ添加剤、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。本発明の特定の実施形態によると、ナノ繊維布は、着色剤、フルオロケミカル、帯電防止剤、親水剤、鉱物微粒子、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つをさらに含み得る。
さらに別の態様では、本発明の特定の実施形態は、多層複合材を提供する。多層複合材は、少なくとも２つの層を含み、少なくとも１つの層は不織布を含む。不織布は、複数のセグメント化繊維を含んでよく、複数のセグメント化繊維はそれぞれ、繊維軸と、繊維軸に沿った、交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントと、を含み得る。複数のセグメント化繊維は、第１の方向に実質的に整列し得る。
本発明の特定の実施形態によると、多層複合材は、セグメント化繊維がない追加の不織布層など、少なくとも１つの非セグメント化層をさらに含み得る。本発明の特定の実施形態では、多層複合材は、少なくとも１つのフィルム層を含み得る。この点に関して、本発明の特定の実施形態による多層複合材は、（ｉ）本明細書に開示されるようなセグメント化繊維を含む不織布を含む少なくとも１つの層、（ｉｉ）本明細書に開示されるようなセグメント化繊維がない、少なくとも１つの不織布層もしくは織布層、および／または（ｉｉｉ）少なくとも１つのフィルム層を含み得る。
本発明の特定の実施形態によると、少なくとも２つの層は、クロスラップされ（cross-lapped）、接着され得る。特定の実施形態では、例えば、第１の方向に実質的に整列するかもしくは向けられたセグメント化繊維を含む第１の不織布は、第２の方向に実質的に整列するかもしくは向けられたセグメント化繊維を含む第２の不織布上に、またはその上方に直接的または間接的に置かれてよく、第１の方向および第２の方向は同じではない。例えば、第１の方向は、０°であると（基準点として）考えてよく、第２の方向は、第１の方向に対して９０°（例えば、第１の方向に対して５〜１７５°、２０〜１６０°、４０〜１４０°、６０〜１２０°、８０〜１００°）を含み得る。本発明の他の実施形態では、少なくとも２つの層は、互いに層状に重ねられ（例えば、各層は、セグメント化繊維が実質的に同じ方向に実質的に整列するかもしくは向けられた状態で置かれ）、積層され得る。本発明の特定の実施形態では、少なくとも２つの層は、超音波接着により積層され得る。
本発明の特定の実施形態による多層複合材では、複数のセグメント化繊維はそれぞれ、実質的に連続的であってよい。本発明のいくつかの実施形態では、交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントは、粗大−微細−粗大−微細と交互になったパターンで配列され得る。
本発明の特定の実施形態による多層複合材では、第１の方向は、横方向を含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、複数のセグメント化繊維は、縦方向伸び率および横方向伸び率を含んでよく、縦方向伸び率は、横方向伸び率より大きくてよい。本発明のこのような実施形態では、破断時の縦方向伸び率は、多層複合材の所与の層について、破断時の横方向伸び率より少なくとも３倍長くてよい。本発明のさらなる実施形態では、多層複合材の所与の層の複数のセグメント化繊維は、横方向引っ張り強さおよび縦方向引っ張り強さを含んでよく、横方向引っ張り強さは、例えば、５０％伸び率で、または破断時に、縦方向引っ張り強さより少なくとも２倍強くてよい。本発明の特定の多層複合材の実施形態によると、多層複合材の全体的な縦方向および横方向特性は、多層複合材の個別の層とは異なっていてよく、また、例えば、それぞれの不織布層の、互いに対する成層の向き（lay-up orientations）に応じて変化することもできる。前述のとおり、それぞれの不織布層は、隣接する不織布層に対して独立して置かれ得る。ほんの一例として、本発明の実施形態は、第１の方向に実質的に整列するかもしくは向けられたセグメント化繊維を含む第１の不織布を含んでよく、第１の不織布は、第２の方向に実質的に整列するかもしくは向けられたセグメント化繊維を含む第２の不織布上にまたはその上方に直接的または間接的に置かれ、第１の方向および第２の方向は同じではない。例えば、第１の方向は、０°であると（基準点として）考えてよく、第２の方向は、第１の方向に対して９０°（例えば、第１の方向に対して５〜１７５°、２０〜１６０°、４０〜１４０°、６０〜１２０°、８０〜１００°）を含み得る。この点に関して、多層複合材の全体的な縦方向および横方向特性は、例えば、（例えば、個別の不織布層のうちのいくつかもしくはすべてが本明細書に記載するような複数のセグメント化繊維を含む）個別の不織布層の数を変えることによって、１つ以上の所望の全体的な縦方向および／または横方向特性を達成するように調整または構成され得る。さらに、または代替的に、多層複合材の全体的な縦方向および横方向特性は、（例えば、個別の不織布層のうちのいくつかもしくはすべてが本明細書に記載するような複数のセグメント化繊維を含む）個別の不織布層それぞれの成層の向きを（前述したように）変えることによって、１つ以上の所望の全体的な縦方向および／または横方向特性を達成するように調整または構成され得る。ほんの一例として、本発明の特定の多層複合材の実施形態は、複数の個別の不織布層を含んでよく、各不織布層は、同じかまたは共通の方向（例えば、横方向）に延伸され、成層される。本発明のこのような例としての実施形態を接着した後、横方向引っ張り強さは、多層複合材全体で、縦方向引っ張り強さより著しく高くなり得る。本発明の他の多層複合材の実施形態では、例えば、複数の個別の不織布層は、隣接する個別の不織布層に対して（例えば、隣接する個別の不織布層に対して５〜１７５°、２０〜１６０°、４０〜１４０°、６０〜１２０°、８０〜１００°）クロスラップされ得る。本発明のこのような例としての実施形態を接着した後、横方向と縦方向との引っ張り強さの差は、はるかに小さくなり得る。この点に関して、本発明による特定の多層複合材の実施形態は、１つ以上の所望の全体的な縦方向および／または横方向特性の実現のために構成または調整され得る。
本発明の特定の実施形態による多層複合材では、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１μｍ〜約１００μｍの径を有し得、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約０．５μｍ〜約２５μｍの径を有し得る。本発明の他の実施形態では、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１．５μｍ〜約５０μｍの径を有し得、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約０．７５μｍ〜約２０μｍの径を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約２μｍ〜約２５μｍの径を有し得、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１μｍ〜約１８μｍの径を有し得る。本発明の特定の実施形態によると、複数のセグメント化繊維は、約０．１μｍ〜約１００μｍの平均繊維径を有し得る。本発明の他の実施形態では、複数のセグメント化繊維は、約０．５μｍ〜約５０μｍの平均繊維径を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、複数のセグメント化繊維は、約１μｍ〜約２５μｍの平均繊維径を有し得る。
本発明の特定の実施形態による多層複合材では、交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントは、第１の大径セグメントと第１の小径セグメントとの間の繊維径変化Δｄｆを有し得、繊維径変化Δｄｆは、約５％〜約６０％を含み得る。本発明の他の実施形態では、繊維径変化Δｄｆは、約２０％〜約５０％を含み得る。本発明のさらなる実施形態では、繊維径変化Δｄｆは、約３０％〜約４０％を含み得る。本発明の特定の実施形態によると、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、小径セグメントのうちの少なくとも１つより少なくとも６％大きい径を有し得る。本発明のいくつかの実施形態では、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、小径セグメントのうちの少なくとも１つより少なくとも１０％大きい径を有し得る。
本発明の特定の実施形態による多層複合材では、不織布は、第１の大径セグメントと第１の小径セグメントとの間に遷移領域を含み得る。本発明のこのような実施形態では、遷移領域は、肩、または肩のような構造体を含み得る。
本発明の特定の実施形態による多層複合材では、複数のセグメント化繊維は、溶融紡糸繊維を含み得る。本発明の特定の実施形態では、複数のセグメント化繊維は、メルトブローン繊維を含み得る。本発明のさらなる実施形態では、複数のセグメント化繊維は、スパンボンド繊維を含み得る。本発明の特定の実施形態では、複数のセグメント化繊維は、伸張性のある非弾性フィラメントを含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、複数のセグメント化繊維は、マルチコンポーネント繊維を含み得る。本発明のこのような実施形態では、複数のセグメント化繊維は、シース／コアのバイコンポーネント繊維を含み得る。本発明の他の実施形態では、複数のセグメント化繊維は、並んだバイコンポーネント繊維を含み得る。本発明の特定の実施形態によると、複数のセグメント化繊維は、ポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン−エチレンランダムコポリマー、プロピレン−エチレンブロックコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブ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、ポリ乳酸、ポリアミド、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、複数のセグメント化繊維は、ポリプロピレンを含み得る。本発明のこのような実施形態では、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して、約５ｇ／１０分〜約２０００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。本発明の他の実施形態では、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して、約２０ｇ／１０分〜約５００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。本発明のさらなる実施形態では、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して、約２５ｇ／１０分〜約１００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。本発明のいくつかの実施形態では、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して、約３５ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。
本発明の特定の実施形態による多層複合材では、不織布は、約１ｇｓｍ〜約４００ｇｓｍの坪量を有し得る。本発明の他の実施形態では、不織布は、約１ｇｓｍ〜約２００ｇｓｍの坪量を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、不織布は、約１ｇｓｍ〜約１００ｇｓｍの坪量を有し得る。本発明のいくつかの実施形態では、不織布は、約４０ｇｓｍの坪量を有し得る。
本発明の特定の実施形態による多層複合材では、複数のセグメント化繊維は、約０．１ｗｔ％〜約１０ｗｔ％の添加剤を含み得る。本発明のこのような実施形態では、添加剤は、炭酸カルシウム添加剤、酸化チタン添加剤、ＢａＳＯ４添加剤、タルク添加剤、ナノクレイ添加剤、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。本発明の特定の実施形態によると、ナノ繊維布は、着色剤、フルオロケミカル、帯電防止剤、親水剤、鉱物微粒子、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つをさらに含み得る。
さらに別の態様では、本発明の特定の実施形態は、セグメント化繊維を提供する。セグメント化繊維は、繊維軸と、粗大−微細−粗大−微細と交互になったパターンで配列されている、繊維軸に沿った、交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントと、を含み得る。
本発明のすべてではないが一部の実施形態が図示された、添付図面を参照しながら、本発明を以下でさらに十分に説明する。実際、本発明は、多くの異なる形態で具体化され得、本明細書に記載する実施形態に制限されるものとして解釈すべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が適用可能な法的必要条件を満たすように提供されるものである。全体にわたり、同様の符号は同様の要素を指す。
〔詳細な説明〕
本発明のすべてではないが一部の実施形態が図示された、添付図面を参照しながら、本発明を以下でさらに十分に説明する。実際、本発明は、多くの異なる形態で具体化され得、本明細書に記載する実施形態に制限されるものとして解釈すべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が適用可能な法的要件を満たすように提供されるものである。明細書および特許請求の範囲で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」は、文脈上明白に他の意味を規定している場合を除き、複数の指示物を含む。
本発明は、特定の実施形態によると、複数のセグメント化繊維を含む不織布を含む。複数のセグメント化繊維はそれぞれ、繊維軸と、繊維軸に沿う、交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントと、を含み得る。複数のセグメント化繊維は、第１の方向に実質的に整列し得る。したがって、不織布は、広範な適用（例えば、医療、ろ過、工業、包装など）に適切となり得る。
Ｉ．定義
用語「実質的な」または「実質的に」は、本発明の特定の実施形態によると、規定される全量を含み、または、本発明の他の実施形態によると、規定される全量ではない、大部分を含み得る。
本明細書で使用される用語「実質的に整列した」は、一般的に、実質的に延伸が増大した状態で（substantially increased orientation）概ね共通の方向に延びる繊維を指し得る。繊維の一部は、整列しない形で、曲がり、カールし、ねじれ、かつ／または同様になり得ること、また、そのような繊維は、本発明の特定の実施形態によると、依然として「実質的に整列した」とみなされ得ることを、理解されたい。したがって、「実質的に整列した」繊維から形成された不織布は、ランダムに整列した半延伸繊維を有する従来の不織布とは異なる。本発明の特定の実施形態では、フィラメントの少なくとも約５５％、７０％、もしくは８０％は、概して共通の方向に延伸かつ／もしくは整列され得、かつ／またはフィラメント少なくとも大部分（例えば、５１％、５５％、７０％、８０％）の糸尺の少なくとも約５５％、７０％、もしくは８０％は、共通の方向に延伸かつ／もしくは整列される。用語「実質的に整列した」は、本発明の特定の実施形態によると、引っ張り強さの横方向／縦方向比率および／または伸び率の横方向／縦方向比率などの物理的特性によって定義され得る。本発明の特定の実施形態による、実質的に整列したセグメント化繊維を含む不織布は、例えば、従来のスパンメルト不織布とは著しく異なる、引っ張り強さの横方向／縦方向比率および／または伸び率の横方向／縦方向比率を含み得る。例えば、本発明の特定の実施形態による、実質的に整列したセグメント化繊維を含む不織布は、カーデッドボンデッド材料（carded bonded materials）に類似していてよい、引っ張り強さの横方向／縦方向比率および／または伸び率の横方向／縦方向比率などの物理的特性を含み得る。
本明細書で互換的に使用される用語「ポリマー」または「ポリマーの」は、ホモポリマー、例えばブロック、グラフト、ランダム、交互コポリマーなどのコポリマー、ターポリマーなど、ならびにそれらのブレンドおよび変形体（modifications）を含み得る。さらに、特に別段の制限がない限り、「ポリマー」または「ポリマーの」という用語は、すべての可能な構造異性体；幾何異性体、光学異性体、もしくは鏡像異性体（enantionmers）を含むがこれに制限されるものではない、立体異性体；および／またはそのようなポリマーもしくはポリマーの材料の任意のキラル分子構成を含むものである。これらの構成は、このようなポリマーもしくはポリマーの材料のアイソタクチック、シンジオタクチック、およびアタクチックの構成を含むがこれに制限されない。用語「ポリマー」または「ポリマーの」は、Ｚｉｅｇｌｅｒ‐Ｎａｔｔａ触媒系およびメタロセン／シングルサイト触媒系を含むがこれらに制限されない、さまざまな触媒系から作られたポリマーも含むものとする。
本明細書で使用される用語「不織布」および「不織ウェブ」は、間に差し挟まれるが、編まれた布地もしくは織られた布地で見られるような、識別可能に反復した形ではない、個別の繊維、フィラメント、および／または糸の構造を有するウェブを含み得る。不織布または不織ウェブは、本発明の特定の実施形態によると、例えばメルトブロープロセス、スパンボンドプロセス、水流交絡、風成、およびカーデッドボンデッドウェブ（carded bonded web）プロセスなど、当技術分野で従来既知である任意のプロセスにより形成され得る。
本明細書で使用される用語「交互になった（alternating）」は、一般的に複数の大径セグメントおよび小径セグメントの入れ替わりが繰り返されたものを指し得る。しかしながら、本発明のいくつかの実施形態では、「交互になった」は、１つの大径セグメントと１つの小径セグメントとのみを有するセグメント化繊維を指し得る。
本明細書で使用される用語「層」は、Ｘ−Ｙ平面に存在する類似の材料タイプおよび／または機能の一般的に認識可能な組み合わせを含み得る。
本明細書で使用される用語「溶融紡糸（meltspun）」は、紡糸口金の複数の細い、通常は円形のダイ毛細管（die capillaries）からフィラメントとして溶融熱可塑性材料を押し出し、その押し出されたフィラメントがダイ毛細管から現れるとそれらを冷却することにより、フィラメントを固めることにより形成された繊維を含むことができる。
本明細書で使用される用語「スパンボンド」は、紡糸口金の複数の細い、通常は円形の毛細管からフィラメントとして溶融熱可塑性材料を押し出すことにより形成された繊維を含むことができ、押し出されたフィラメントの直径は、その後すぐに縮小される。本発明のある実施形態によると、スパンボンド繊維は、一般的に連続的であり、収集表面上にランダムに堆積されてウェブを形成し、このウェブはその後接着されて、完全性を達成する。本発明の特定の複合材で使用されるスパンボンドは、ＳＰＩＮＬＡＣＥ（登録商標）として文献に記載される不織布を含み得ることに注意されたい。
本明細書で使用される用語「メルトブローン（melt blown）」は、複数の細いダイ毛細管を通じて溶融熱可塑性材料を溶融糸もしくはフィラメントとして、集束する高速で通常熱いガス（例えば空気）の流れの中へ押し出すことによって形成される繊維を含んでよく、このガスの流れは、溶融熱可塑性材料のフィラメントを細くして、それらの径を、本発明の特定の実施形態によると微小繊維径であってよい径まで、縮小する。本発明のある実施形態によると、ダイ毛細管は、円形であってよい。その後、メルトブローン繊維は、高速のガスの流れによって運ばれ、収集表面上に堆積されて、ランダムに分配されたメルトブローン繊維のウェブを形成する。メルトブローン繊維は、連続または非連続であってよく、かつ収集表面上に堆積されると一般的に自己接着される、微小繊維である。
本明細書で使用される用語「部分延伸繊維」は、部分的に延伸され（partially drawn）、かつ／または部分的に結晶化され、かつ／または半延伸された繊維を含んでよく、この繊維は、後でさらに延伸され得る。本発明の特定の実施形態によると、「部分延伸繊維」は、さまざまなプロセスによって形成され得る（例えば、溶融紡糸繊維）。例えば、部分延伸繊維は、従来のメルトブロープロセス、エレクトロブロープロセス、溶融フィルムフィブリル化プロセス、電界紡糸プロセス、溶液紡糸プロセス、溶融紡糸プロセス、またはスパンボンドプロセスに従って形成され得る。スパンボンドプロセスでは、例えば、ダイを離れる押出フィラメントは、最高約６，０００ｍ／分の空気圧加速度で半延伸される。メルトブロープロセスでは、例えば、繊維は、高速の温風の流れによって急速に細くされ得、これにより、極めて少ない高分子配向を有する、細くなった繊維が残る。よって、大部分のメルトブローン繊維は、「部分延伸繊維」および／または「半延伸繊維」を含み得る。例えば、大部分のメルトブローン繊維は、非常に低い高分子配向を有し、これは、メルトブローン繊維が、例えば、スパンボンド繊維に対して、一般的に非常に弱い、理由の１つである。
本明細書で使用される「水流交絡（hydroentangle）」という用語は、繊維を混ぜ合わせるために高圧のウォータージェットを用いることにより不織布を接着するプロセスを含み得る。いくつかの筋のウォータージェットが、移動可能な布地により支えられた、繊維ウェブに対して向けられる。繊維のもつれが、ウォータージェットとウェブ中に生じた水の乱れの複合効果により導入され、これにより、隣り合う繊維が絡み合う。
本明細書で使用される用語「複合材」は、フィルム層および繊維層などの２つ以上の層を含む構造体であってよい。本発明の特定の実施形態によると、積層構造体の２つの層は、それらの共通のＸ−Ｙ平面のかなりの部分が協調するように、互いに接合され得る。
本明細書で使用される用語「伸張性のある非弾性フィラメント」は、一般的には、例えば、９３３５ Ｈａｒｒｉｓ Ｃｏｒｎｅｒｓ Ｐａｒｋｗａｙ， Ｓｕｉｔｅ ３００， Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ， ＮＣ ２８２６９， ＵＳＡ所在のＰｏｌｙｍｅｒ Ｇｒｏｕｐ Ｉｎｃ．によるＳ−ＴＥＸ（商標）プロセスに従って、製造された、伸張性のあるフィラメントを指し得る。Ｓ−ＴＥＸ（商標）プロセスでは、オレフィンポリマーのブレンドが、スパンボンドプロセスで押し出され、フィラメントは、典型的なスパンボンドプロセスで受けるよりも遅い速度で延伸される。この低いフィラメントの延伸と調合（formulation）との組み合わせにより、接着不織布へと形成され、著しいフィラメント破損を受けることなく活性化プロセスによって実質的に延伸され得る、フィラメントを製造することができる。したがって、このプロセスは、高い伸び率が可能な、比較的強い不織布を製造することができる。
本明細書で使用される「バイコンポーネント繊維」という用語は、別々の押出機から押し出されるが、１つの繊維を形成するよう一緒に紡糸される少なくとも２つの異なるポリマーから形成された繊維を含み得る。バイコンポーネント繊維は、コンジュゲート繊維またはマルチコンポーネント繊維と呼ばれることもある。ポリマーは、バイコンポーネント繊維の断面にわたり別個のゾーン内で実質的に一定の位置に配列され、バイコンポーネント繊維の長さに沿って連続して延びる。このようなバイコンポーネント繊維の構成は、例えば、１つのポリマーがもう１つのポリマーによって囲まれるシース／コア配列であってよく、またはそれぞれがバイコンポーネント繊維を含むマルチコンポーネント繊維の技術分野で知られるような、並んだ配列、パイ配列、もしくは「海の島」状配列であってよい。「バイコンポーネント繊維」は、異なるポリマーから作られた熱可塑性シース内に包まれた１つのポリマーから作られたコア繊維を含む熱可塑性繊維であるか、異なる熱可塑性繊維の並んだ配列を有することができる。第１のポリマーは、しばしば、第２のポリマーとは異なる、典型的には第２のポリマーより低い温度で溶ける。シース／コア配列では、これらのバイコンポーネント繊維は、シースポリマーの溶融により熱接着を提供すると共に、コアポリマーの望ましい強度特徴を保持する。並んだ配列では、繊維は、縮んでひだを作り、ｚ方向の拡張を生じる。
本明細書で使用される「フィルム」という用語は、キャストフィルムまたはブローンフィルム押出プロセス（blown film extrusion process）などのフィルム押出プロセスを用いて作られた１つまたは複数のポリマーまたはエラストマー層を含み得る。この用語は、ポリマーおよび／またはエラストマーを充填剤と混合し、その混合物からフィルムを形成し、オプションとしてフィルムを延伸することによって微小孔性にされたフィルムも含み得る。
ＩＩ．不織布
本発明による特定の実施形態は、広範な適用（例えば、医療、ろ過、工業、包装など）に適した不織布を提供する。一態様では、不織布は複数のセグメント化繊維を含む。複数のセグメント化繊維はそれぞれ、繊維軸と、繊維軸に沿う、交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントと、を含み得る。複数のセグメント化繊維は、第１の方向に実質的に整列し得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、複数のセグメント化繊維はそれぞれ、実質的に連続的であってよい。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントは、粗大−微細−粗大−微細と交互になったパターンで配列され得る。
図１は、例えば、本発明のある実施形態による複数のセグメント化繊維の概略図を示す。図１に示すように、複数のセグメント化繊維１０はそれぞれ、繊維軸１２と、繊維軸１２に沿って位置づけられている、交互になった複数の大径セグメント１４および小径セグメント１６と、を含む。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、不織布は、複数のセグメント化繊維を含み得、セグメント化繊維は、大径セグメントと小径セグメントとの間に遷移領域を含む。例えば、遷移領域は、第１の大径セグメントと隣接する第１の小径セグメントとの間に位置し得る。本発明のこのような実施形態では、例えば、遷移領域は、肩、または肩のような構造体を含み得る。
図２は、例えば、本発明のある実施形態によるセグメント化繊維の遷移領域を示す。図２に示すように、セグメント化繊維部分２０は、大径セグメント２４および小径セグメント２６を含み、これらは、遷移領域２８により接続される。本発明のいくつかの実施形態では、図２に示されるように、遷移領域２８は、均一の大径セグメント２４を均一の小径セグメント２６に接続する、傾斜した緩やかな遷移領域２８であってよい。遷移領域が傾斜した緩やかな遷移部を含むこのような実施形態では、繊維の軸に沿った遷移領域の長さは、少なくとも５、８、１０μｍのいずれかおよび／または多くとも約２０、１５、１２μｍのいずれかを含み得る。本発明の特定の実施形態によると、遷移領域２８は、例えば、肩のような構造体に類似しているか、または肩のような構造体を含むことができる、径のさらに急激な変化を含み得る。本発明の特定の実施形態によると、遷移領域２８は、大径セグメント２４に隣接する第１の径および小径セグメント２６に隣接する第２の径を含み、第１の径は、第２の径より大きい。遷移領域２８の大径セグメント２４に隣接する第１の径は、本発明の特定の実施形態によると、遷移領域２８の小径セグメント２６に隣接する第２の径より少なくとも約１０％、２０％、３０％、４０％のうちのいずれかだけ大きく、かつ／または遷移領域２８の小径セグメント２６に隣接する第２の径より多くとも約５００％、４００％、３００％、２００％、１５０％、１００％、７５％、５０％のいずれかだけ大きい、径を含み得る（例えば、第１の径が第２の径より約４０〜１５０％、約７５％〜１００％大きい）。
図３は、例えば、本発明のある実施形態によるセグメント化繊維の遷移領域を示す。図３に示すように、セグメント化繊維部分３０は、遷移領域３８によって接続される大径セグメント３４および小径セグメント３６を含む。本発明のいくつかの実施形態では、図３に示すように、遷移領域３８は、肩、または肩のような構造体であってよく、大径セグメント３４から小径セグメント３６への遷移が、より唐突である。遷移領域が肩、または肩のような構造体を含む、このような実施形態では、繊維の軸に沿った遷移領域の長さは、少なくとも０．５、１、２μｍのいずれかおよび／または多くとも約５、４、３、２μｍのいずれかを含み得る。本発明の特定の実施形態によると、遷移領域３８は、大径セグメント３４に隣接する第１の径および小径セグメント３６に隣接する第２の径を含み、第１の径は第２の径より大きい。遷移領域３８の大径セグメント３４に隣接する第１の径は、本発明の特定の実施形態によると、遷移領域３８の小径セグメント３６に隣接する第２の径より少なくとも約１０％、２０％、３０％、４０％のいずれかだけ大きく、かつ／または遷移領域３８の小径セグメント３６に隣接する第２の径より多くとも約５００％、４００％、３００％、２００％、１５０％、１００％、７５％、５０％のいずれかだけ大きい、径を含み得る（例えば、第１の径は、第２の径より約４０〜１５０％、約７５％〜１００％大きい）。
本発明の特定の実施形態によると、本明細書に開示されるようなセグメント化繊維は、隣接する大径セグメントと小径セグメントとの間に、さまざまな長さの遷移領域を含み得る。例えば、第１の大径セグメントと隣接する小径セグメントとの間の遷移領域は、肩のような構造体と関連付けられた長さ（例えば、０．５〜２μｍ）を含んでよく、第２の大径セグメントと隣接する小径セグメントとの間に位置する第２の遷移領域は、傾斜した緩やかな遷移部と関連付けられた長さ（例えば、５〜１２μｍ）を含み得る。本発明の特定の実施形態では、単一の大径セグメントが、２つの遷移領域間に位置付けられ得、２つの遷移領域は、同じかまたは異なる長さを含む。
本発明の特定の実施形態によると、複数のセグメント化繊維は、第１の方向に実質的に整列し得る。本発明の特定の実施形態では、例えば、第１の方向は、横方向を含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、縦方向伸び率および横方向伸び率を含み得、縦方向伸び率は、横方向伸び率より大きくてよい。本発明のこのような実施形態では、例えば、破断時の縦方向伸び率は、破断時の横方向（例えば、複数のセグメント化繊維が整列される方向の）伸び率より少なくとも３倍長くてよい（例えば、破断時の横方向伸び率より少なくとも３．５、４、４．５、５、６、７、もしくは８倍長い）。本発明のさらなる実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、横方向引っ張り強さおよび縦方向引っ張り強さを含み得、横方向引っ張り強さは、例えば、５０％伸び率で、または破断時に、縦方向引っ張り強さより少なくとも２倍強くてよい。本発明の特定の実施形態によると、横方向などの、複数のセグメント化繊維が実質的に整列されている方向は、例えば、５０％伸び率で、または破断時に、垂直方向（例えば、縦方向）引っ張り強さより少なくとも２倍強い（例えば、少なくとも約２．５、３、４、もしくは５倍強い）引っ張り強さを含み得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１μｍ〜約１００μｍの径を有し得、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約０．５μｍ〜約２５μｍの径を有し得る。本発明の他の実施形態では、例えば、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１．５μｍ〜約５０μｍの径を有し得、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約０．７５μｍ〜約２０μｍの径を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約２μｍ〜約２５μｍの径を有し得、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１μｍ〜約１８μｍの径を有し得る。したがって、本発明の特定の実施形態では、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、少なくとも約１、１．２５、１．５、１．７５、２μｍのいずれかおよび／または多くとも約１００、７５、５０、４０、２５μｍのいずれか（例えば、約１．５〜５０μｍ、約２〜１００μｍなど）の径を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、少なくとも約０．５、０．６、０．７５、０．９、１μｍのいずれかおよび／または多くとも約２５、２３、２０、１９、１８μｍのいずれか（例えば、約０．７５〜２３μｍ、約０．９〜２５μｍなど）の径を有し得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、複数のセグメント化繊維は、約０．１μｍ〜約１００μｍの平均繊維径を有し得る。本発明の他の実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、約０．５μｍ〜約５０μｍの平均繊維径を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、約１μｍ〜約２５μｍの平均繊維径を有し得る。したがって、本発明の特定の実施形態では、複数のセグメント化繊維は、少なくとも約０．１、０．２５、０．５、０．７５、１μｍのいずれかおよび／または多くとも約１００、７５、５０、３０、２５μｍのいずれか（例えば、約０．５〜５０μｍ、約１〜７５μｍなど）の平均繊維径を有し得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントは、方程式１
Figure 2018530683
 によって計算された、第１の大径セグメントと第１の小径セグメントとの間の繊維径変化Δｄｆを有してよく、
式中、ｄｆ，ｌは、大径セグメントの繊維径であり、ｄｆ，ｓは、小径セグメントの繊維径である。本発明のこのような実施形態では、例えば、繊維径変化Δｄｆは、約５％〜約６０％を含み得る。本発明の他の実施形態では、例えば、繊維径変化Δｄｆは、約２０％〜約５０％を含み得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、繊維径変化Δｄｆは、約３０％〜約４０％を含み得る。したがって、本発明の特定の実施形態では、繊維径変化Δｄｆは、少なくとも約３、４、５、１２、２０、２５、３０％のいずれかおよび／または多くとも約７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５％のいずれか（例えば、約１２〜５５％、約２５〜４５％など）を含み得る。本発明の特定の実施形態によると、例えば、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、小径セグメントのうちの少なくとも１つより少なくとも６％大きい径を有し得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、小径セグメントのうちの少なくとも１つより少なくとも１０％大きい径を有し得る。
特定の実施形態によると、複数のセグメント化繊維のうちの１つ以上は、セグメント化繊維のリニアメーターごとに小径セグメントによって分離された１つ以上のの別個の大径セグメントを含み得る。本発明の特定の実施形態では、例えば、セグメント化繊維のリニアメーターは、小径セグメントによって分離された少なくとも約１、２、３、５、１０、１５のいずれかの別個の大径セグメントおよび／または小径セグメントによって分離された多くとも約５０、４０、３０、２５、２０のいずれかの別個の大径セグメント（例えば、約２〜５０、約１〜１０など）を含み得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、複数のセグメント化繊維は、溶融紡糸繊維を含み得る。本発明の特定の実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、メルトブローン繊維を含み得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、スパンボンド繊維を含み得る。本発明の特定の実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、伸張性のある非弾性フィラメントを含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、マルチコンポーネント繊維を含み得る。本発明のこのような実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、シース／コアのバイコンポーネント繊維を含み得る。本発明の他の実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、並んだバイコンポーネント繊維を含み得る。本発明の特定の実施形態によると、例えば、複数のセグメント化繊維は、ポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン−エチレンランダムコポリマー、プロピレン−エチレンブロックコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブ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、ポリ乳酸、ポリアミド、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、ポリプロピレンを含み得る。本発明のこのような実施形態では、例えば、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃および２．１６ｋｇで試験して、２３０℃で、約１０ｇ／１０分〜約２０００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。本発明の他の実施形態では、例えば、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃および２．１６ｋｇで試験して、２３０℃で、約２０ｇ／１０分〜約５００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃および２．１６ｋｇで試験して、２３０℃で、約２５ｇ／１０分〜約１００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃および２．１６ｋｇで試験して、２３０℃で、約３５ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。したがって、本発明の特定の実施形態では、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して少なくとも約５、１０、１５、２０、２５、３０、３５ｇ／１０分のいずれかおよび／またはＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して多くとも約２０００、１０００、５００、２５０、１００、３５ｇ／１０分のいずれか（例えば、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して約３０〜２０００ｇ／１０分、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して約１０〜４０ｇ／１０分など）のメルトフローレートを、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃および２．１６ｋｇで試験して、２３０℃で有し得る。
本発明のさらなる実施形態では、例えば、不織布は、ポリエチレンベースの不織布であってよい。本発明のこのような実施形態では、例えば、不織布は、改善された住宅用外被（improved house wrap）、包装、γ線に対して安定な医療製品および／または類似のものを提供することができる。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、不織布は、約１ｇｓｍ〜約４００ｇｓｍの坪量を有し得る。本発明の他の実施形態では、例えば、不織布は、約１ｇｓｍ〜約２００ｇｓｍの坪量を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、不織布は、約１ｇｓｍ〜約１００ｇｓｍの坪量を有し得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、不織布は、約４０ｇｓｍの坪量を有し得る。したがって、本発明の特定の実施形態では、不織布は、少なくとも約１、１０、２０、３０、４０ｇｓｍのいずれかおよび／または多くとも約４００、３００、２００、１００、４０ｇｓｍのいずれか（例えば、約３０〜４００ｇｓｍ、約１〜３００ｇｓｍなど）の坪量を有し得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、複数のセグメント化繊維は、約０．１ｗｔ％〜約１０ｗｔ％の添加剤を含み得る。本発明のこのような実施形態では、例えば、添加剤は、炭酸カルシウム添加剤、酸化チタン添加剤、ＢａＳＯ４添加剤、タルク添加剤、ナノクレイ添加剤、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。本発明の特定の実施形態によると、例えば、ナノ繊維布は、着色剤、フルオロケミカル、帯電防止剤、親水剤、鉱物微粒子、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つをさらに含み得る。
したがって、本発明の特定の実施形態によると、例えば、不織布は、従来の不織布と比べて延伸が実質的に増大した、複数の実質的に整列したセグメント化繊維を含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、整列した繊維のウェブは、改善された被覆および接着／密封特徴を提供するために、横方向と縦方向との均衡をもたらすため、重ねられ得る。
図４は、例えば、先行技術によるメルトブローン繊維の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。図４に示すように、先行技術のメルトブローン繊維は、ランダムに整列され、半延伸されているのみである。さらに、先行技術のメルトブローン繊維のいずれも、遷移領域を含んでいない。
図５は、例えば、本発明のある実施形態による、延伸後のセグメント化繊維のＳＥＭ画像である。図５に示すように、セグメント化繊維は、延伸後に肩状の遷移領域を含み、実質的に整列し、かつ、先行技術のメルトブローン繊維と比べて延伸が実質的に増大している。
図６は、例えば、本発明のある実施形態による、延伸後のセグメント化繊維のＳＥＭ画像である。図６に示すように、セグメント化繊維は、延伸後に徐々に傾斜する遷移領域を含み、実質的に整列し、かつ、先行技術のメルトブローン繊維と比べて延伸が実質的に増大している。
図７は、例えば、本発明のある実施形態による、延伸後のセグメント化繊維のＳＥＭ画像である。図７に示すように、セグメント化繊維は、延伸後に肩状の遷移領域を含み、実質的に整列し、かつ先行技術のメルトブローン繊維と比べて延伸が実質的に増大している。
ＩＩＩ．不織布を形成する方法
別の態様では、本発明の特定の実施形態は、不織布を形成するプロセスを提供する。プロセスは、部分延伸繊維などの繊維の不織ウェブを形成することと、本明細書に開示された本発明の特定の実施形態による複数のセグメント化繊維を形成するように、不織ウェブを第１の方向に少なくとも２回延伸することと、複数のセグメント化繊維を接着することと、を含む。複数のセグメント化繊維はそれぞれ、繊維軸と、繊維軸に沿う、実質的に異なる繊維径の、交互になった複数のセグメントと、を含み得る。複数のセグメント化繊維は、第１の方向に実質的に整列し得る。
図８は、例えば、本発明のある実施形態による不織布を形成するためのプロセスの流れ図を示す。図８に示すように、プロセスは、動作４２で、例えば部分延伸繊維の、不織ウェブを形成することを含む。このプロセスは、動作４４で、複数のセグメント化繊維を形成するように、不織ウェブを第１の方向に少なくとも２回延伸することと、動作４６で、複数のセグメント化繊維を接着することと、をさらに含む。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、部分延伸繊維の不織ウェブを形成することは、メルトブロープロセス、エレクトロブロープロセス、溶融フィルムフィブリル化プロセス、電界紡糸プロセス、溶液紡糸プロセス、溶融紡糸プロセス、スパンボンドプロセス、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを実行することを含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、部分延伸繊維の不織ウェブを形成することは、メルトブロープロセスを含み得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、複数のセグメント化繊維を形成するように、不織ウェブを延伸する（例えば、リング圧延する）ことは、不織シートを第１の方向に徐々に延伸するように、部分延伸繊維の不織ウェブを第１の延伸ステーションに送り込むことと、不織ウェブを第１の方向に広げることと、不織ウェブを第１の方向にさらに徐々に延伸するように、延伸され広げられた不織ウェブを第２の延伸ステーションに送り込むことと、を含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、第１の延伸ステーションは、第１の増加的延伸距離を有し得、第２の延伸ステーションは、第２の増加的延伸距離を有し得、第２の増加的延伸距離は、第１の増加的延伸距離以下であってよい。本発明のこのような実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、第１の方向に少なくとも３回（例えば、少なくとも４回、５回、６回など）延伸した後で、第１の方向に実質的に整列し得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、第１の方向に４回延伸した後で第１の方向に実質的に整列し得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、１つの延伸ステーションは、不織ウェブが、その単一の延伸ステーションに繰り返し送り込まれるように、使用され得る。したがって、本発明の特定の実施形態によると、プロセスは、実質的に増大した延伸を有する方向に実質的に整列した繊維を有する不織布を形成するように、ランダムに整列した半延伸繊維を有する従来の不織ウェブを繰り返し延伸することを含み得る。
図９Ａおよび図９Ｂは、例えば、本発明のある実施形態による、ローラーの軸に平行な溝を有する複数対の互いにかみ合うローラーのセットを示す。図９Ａおよび図９Ｂに示すように、ローラーのセット５０は、互いにかみ合うローラー対５２ａを有する第１の縦方向（ＭＤ）延伸ステーション、互いにかみ合うローラー対５２ｂを有する第２のＭＤ延伸ステーション、および互いにかみ合うローラー対５２ｃを有する第３のＭＤ延伸ステーションを含み、これらはそれぞれ、ＭＤ延伸ステーションのローラー対５２ａ、５２ｂ、５２ｃの軸に平行に延びる溝を有する。したがって、不織ウェブ５４は、ローラーのセット５０の中を進んで、不織ウェブ５４を複数パスで繰り返し一方向に延伸する。
本発明のこのような実施形態では、例えば、不織ウェブ５４は、第１の速度Ｖ１で、ＭＤ延伸ステーション５２ａの溝付きローラーと圧力ローラーとの間のニップに入り、その後、一対の互いにかみ合うローラー間のニップに入ることができる。不織ウェブはその後延伸され得、その結果、より高い第２の速度Ｖ２を有する。不織ウェブ５４が次のＭＤ延伸ステーション５２ｂに入る前に、不織ウェブ５４は、ダンサーロールのセットを通って移動して、ウェブ張力を管理し得る。圧力ローラーは、滑りを防ぐ位置に不織ウェブ５４を保持することができる。不織ウェブ５４が他のＭＤ延伸ステーション（例えば、５２ｃ）に入ると、不織ウェブ５４は、ＭＤ方向にさらに延伸され得、そのため、その速度が上がり、その坪量が減少する。図９Ｂに示すように、例えば、不織ウェブ５４の線速度（例えば、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、など）は、延伸ステーションのそれぞれ（例えば、５２ａ、５２ｂ、５２ｃなど）を通過した後で上がり得る。
図１０Ａおよび図１０Ｂは、例えば、本発明のある実施形態による、ローラーの軸に垂直な溝を有する複数対の互いにかみ合うローラーのセットを示す。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、ローラーのセット６０は、互いにかみ合うローラー対６２ａを有する第１の横方向（ＣＤ）延伸ステーション、互いにかみ合うローラー対６２ｂを有する第２のＣＤ延伸ステーション、および互いにかみ合うローラー対６２ｃを有する第３のＣＤ延伸ステーションを含み、これらはそれぞれ、ＣＤ延伸ステーションのローラー対６２ａ、６２ｂ、６２ｃの軸に垂直に延びる溝を有する。したがって、不織ウェブ６４は、ローラーのセット６０の中を進んで、不織ウェブ６４を複数パスで繰り返し一方向に延伸する。
本発明のこのような実施形態では、例えば、不織ウェブ６４は、ＣＤ延伸ステーション、例えば６２ａ、の２つの溝付きローラー間のニップに入り、ＣＤ方向に延伸され得る。不織ウェブ６４は、その後、拡幅ロールにより広げられ得る。追加の拡幅ロールおよびアイドラを用いて、次のＣＤ延伸ステーション、例えば６２ｂ、でのウェブの広がりおよび延伸効率を改善することができる。不織ウェブ６４が延伸ステーションの中を進むと、その坪量は減少し得る。
図１１は、例えば、先行技術による、ローラーの軸に平行な溝を有する一対の互いにかみ合うローラーと、その後に続く、ローラーの軸に垂直な溝を有する一対の互いにかみ合うローラーと、を示す。図１１に示すように、ローラーのセット７０は、ローラー軸に平行な溝を有する一対の互いにかみ合うローラー７２と、ローラー軸に垂直な溝を有する一対の互いにかみ合うローラー７４と、を含む。したがって、不織ウェブ７６は、ローラーのセット７０の中を進んで、不織ウェブ７６を縦方向および横方向の両方に延伸する。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、不織布を形成する方法は、複数のセグメント化繊維の少なくとも一部を接着することを含み得る。本発明の特定の実施形態では、複数のセグメント化繊維を接着する工程は、非常に多数の接着部位で接着することを含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維を接着することは、熱カレンダー加工、超音波接着、水流交絡、ニードルパンチング、化学樹脂接着、スティッチボンディング、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを実行することを含み得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、複数のセグメント化繊維のうちの少なくとも１つまたはそれぞれは、実質的に連続的であってよい。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントは、粗大−微細−粗大−微細と交互になったパターンで配列され得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、第１の方向は横方向を含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、縦方向伸び率および横方向伸び率を含み得、縦方向伸び率は、横方向伸び率より大きくてよい。本発明のこのような実施形態では、例えば、破断時の縦方向伸び率は、破断時の横方向伸び率より少なくとも３倍長くてよい。本発明のさらなる実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、横方向引っ張り強さおよび縦方向引っ張り強さを含み得、横方向引っ張り強さは、前述したように、例えば、５０％伸び率で、または破断時に、縦方向引っ張り強さより少なくとも２倍強くてよい。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１μｍ〜約１００μｍの径を有し得、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約０．５μｍ〜約２５μｍの径を有し得る。本発明の他の実施形態では、例えば、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１．５μｍ〜約５０μｍの径を有し得、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約０．７５μｍ〜約２０μｍの径を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約２μｍ〜約２５μｍの径を有し得、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１μｍ〜約１８μｍの径を有し得る。したがって、本発明の特定の実施形態では、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、少なくとも約１、１．２５、１．５、１．７５、２μｍのいずれかおよび／または多くとも約１００、７５、５０、４０、２５μｍのいずれか（例えば、約１．５〜５０μｍ、約２〜１００μｍなど）の径を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、少なくとも約０．５、０．６、０．７５、０．９、１μｍのいずれかおよび／または多くとも約２５、２３、２０、１９、１８μｍのいずれか（例えば、約０．７５〜２３μｍ、約０．９〜２５μｍなど）の径を有し得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、複数のセグメント化繊維は、約０．１μｍ〜約１００μｍの平均繊維径を有し得る。本発明の他の実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、約０．５μｍ〜約５０μｍの平均繊維径を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、約１μｍ〜約２５μｍの平均繊維径を有し得る。したがって、本発明の特定の実施形態では、複数のセグメント化繊維は、少なくとも約０．１、０．２５、０．５、０．７５、１μｍのいずれかおよび／または多くとも約１００、７５、５０、３０、２５μｍのいずれか（例えば、約０．５〜５０μｍ、約１〜７５μｍなど）の平均繊維径を有し得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントは、方程式１に従って計算された、第１の大径セグメントと第１の小径セグメントとの間の（先に定義し、本明細書で論じたような）繊維径変化Δｄｆを有し得、繊維径変化Δｄｆは、約５％〜約６０％を含み得る。本発明の他の実施形態では、例えば、繊維径変化Δｄｆは、約２０％〜約５０％を含み得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、繊維径変化Δｄｆは、約３０％〜約４０％を含み得る。したがって、本発明の特定の実施形態では、繊維径変化Δｄｆは、少なくとも約３、４、５、１２、２０、２５、３０％のいずれかおよび／または多くとも約７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５％のいずれか（例えば、約１２〜５５％、約２５〜４５％など）を含み得る。本発明の特定の実施形態によると、例えば、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、小径セグメントのうちの少なくとも１つより少なくとも６％大きい径を有し得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、小径セグメントのうちの少なくとも１つより少なくとも１０％大きい径を有し得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、不織布は、第１の大径セグメントと第１の小径セグメントとの間の遷移領域を含み得る。本発明のこのような実施形態では、例えば、遷移領域は、本明細書で先に論じたように、肩、もしくは肩のような構造体、または傾斜した緩やかな構造体を含み得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、複数のセグメント化繊維は、溶融紡糸繊維を含み得る。本発明の特定の実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、メルトブローン繊維を含み得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、スパンボンド繊維を含み得る。本発明の特定の実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、伸張性のある非弾性フィラメントを含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、マルチコンポーネント繊維を含み得る。本発明のこのような実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、シース／コアのバイコンポーネント繊維を含み得る。本発明の他の実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、並んだバイコンポーネント繊維を含み得る。本発明の特定の実施形態によると、例えば、複数のセグメント化繊維は、ポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン−エチレンランダムコポリマー、プロピレン−エチレンブロックコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブ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、ポリ乳酸、ポリアミド、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、ポリプロピレンを含み得る。本発明のこのような実施形態では、例えば、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃および２．１６ｋｇで試験して、２３０℃で、約１０ｇ／１０分〜約２０００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。本発明の他の実施形態では、例えば、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃および２．１６ｋｇで試験して、２３０℃で、約２０ｇ／１０分〜約５００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃および２．１６ｋｇで試験して、２３０℃で、約２５ｇ／１０分〜約１００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、ポリプロピレンは、２３０℃および２．１６ｋｇで、約３５ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。したがって、本発明の特定の実施形態では、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して少なくとも約５、１０、１５、２０、２５、３０、３５ｇ／１０分のいずれかおよび／またはＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して多くとも約２０００、１０００、５００、２５０、１００、３５ｇ／１０分のいずれか（例えば、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して約３０〜２０００ｇ／１０分、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して約１０〜４０ｇ／１０分など）のメルトフローレートを、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃および２．１６ｋｇで試験して、２３０℃で有し得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、不織布は、約１ｇｓｍ〜約４００ｇｓｍの坪量を有し得る。本発明の他の実施形態では、例えば、不織布は、約１ｇｓｍ〜約２００ｇｓｍの坪量を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、不織布は、約１ｇｓｍ〜約１００ｇｓｍの坪量を有し得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、不織布は、約４０ｇｓｍの坪量を有し得る。したがって、本発明の特定の実施形態では、不織布は、少なくとも約１、１０、２０、３０、４０ｇｓｍのいずれかおよび／または多くとも約４００、３００、２００、１００、４０ｇｓｍのいずれか（例えば、約３０〜４００ｇｓｍ、約１〜３００ｇｓｍなど）の坪量を有し得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、複数のセグメント化繊維は、約０．１ｗｔ％〜約１０ｗｔ％の添加剤を含み得る。本発明のこのような実施形態では、例えば、添加剤は、炭酸カルシウム添加剤、酸化チタン添加剤、ＢａＳＯ４添加剤、タルク添加剤、ナノクレイ添加剤、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。本発明の特定の実施形態によると、例えば、ナノ繊維布は、着色剤、フルオロケミカル、帯電防止剤、親水剤、鉱物微粒子、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つをさらに含み得る。
ＩＶ．多層複合材
さらに別の態様では、本発明の特定の実施形態は多層複合材を提供する。多層複合材は、少なくとも２つの層を含み、少なくとも１つの層は不織布を含む。多層複合材の所与の層の不織布は、本明細書に開示されるような複数のセグメント化繊維を含み得、多層複合材の所与の層の複数のセグメント化繊維はそれぞれ、繊維軸と、繊維軸に沿う交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントと、を含み得る。複数のセグメント化繊維は、第１の方向（例えば、横方向または縦方向）に実質的に整列し得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、多層複合材は、セグメント化繊維がない追加の不織布層など、少なくとも１つの非セグメント化層をさらに含み得る。本発明の特定の実施形態では、例えば、多層複合材は、少なくとも１つのフィルム層をさらに含み得る。この点に関して、本発明の特定の実施形態による多層複合材は、（ｉ）本明細書に開示されるようなセグメント化繊維を含む不織布を含む少なくとも１つの層、（ｉｉ）本明細書に開示されるようなセグメント化繊維がない、少なくとも１つの不織布層もしくは織布層および／または（ｉｉｉ）少なくとも１つのフィルム層、を含み得る。したがって、本発明の特定の実施形態では、例えば、多層複合材は、２つの不織布層を含んでよく、不織布のうちの一方または両方が、本明細書に開示されるようなセグメント化繊維と、フィルム層と、を含む。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、少なくとも２つの層は、クロスラップされ接着され得る。本発明のこのような実施形態では、例えば、多層複合材は、繊維を延伸することで作られた任意のチャネルまたはバンドが、互いに角度をなし得るように、構成され得る。特定の実施形態では、例えば、第１の方向に実質的に整列するかもしくは向けられたセグメント化繊維を含む第１の不織布は、第２の方向に実質的に整列するかもしくは向けられたセグメント化繊維を含む第２の不織布の上に、またはその上方に直接的または間接的に置かれてよく、第１の方向および第２の方向は同じではない。例えば、第１の方向は、０°であると（基準点として）考えることができ、第２の方向は、第１の方向に対して９０°（例えば、第１の方向に対して５〜１７５°、２０〜１６０°、４０〜１４０°、６０〜１２０°、８０〜１００°）を含み得る。本発明の他の実施形態では、例えば、少なくとも２つの層は、互いに層状にされ、積層され得る（例えば、各層は、セグメント化繊維が実質的に同じ方向に実質的に整列するかもしくは向けられた状態で置かれる）。本発明の特定の実施形態では、例えば、少なくとも２つの層は、超音波接着、または、例えば、本明細書に開示されるような他の接着技術によって、積層され得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、複数のセグメント化繊維のうちの少なくとも１つまたはそれぞれは、実質的に連続的であってよい。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントは、粗大−微細−粗大−微細と交互になったパターンで配列され得る。
本発明の特定の実施形態によると、多層複合材の所与の層の複数のセグメント化繊維は、第１の方向に実質的に整列し得る。本発明の特定の実施形態では、例えば、第１の方向は、横方向を含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、多層複合材の所与の層の複数のセグメント化繊維は、縦方向伸び率および横方向伸び率を含み得、縦方向伸び率は、横方向伸び率より大きくてよい。本発明のこのような実施形態では、例えば、多層複合材の所与の層の破断時の縦方向伸び率は、破断時の横方向（例えば、複数のセグメント化繊維が整列する方向の）伸び率より少なくとも３倍長くてよい（例えば、破断時の横方向より少なくとも３．５、４、４．５、５、６、７、または８倍長い）。本発明のさらなる実施形態では、例えば、多層複合材の所与の層の複数のセグメント化繊維は、横方向引っ張り強さおよび縦方向引っ張り強さを含み得、横方向引っ張り強さは、例えば、５０％伸び率で、または破断時に、縦方向引っ張り強さより少なくとも２倍強くてよい。本発明の特定の実施形態によると、横方向など、多層複合材の所与の層の複数のセグメント化繊維が実質的に整列している方向は、例えば、５０％伸び率で、または破断時に、垂直方向（例えば、縦方向）引っ張り強さよりも少なくとも２倍強い（例えば、少なくとも約２．５、３、４、または５倍強い）引っ張り強さを含み得る。本発明の特定の多層複合材の実施形態によると、多層複合材の全体的な縦方向および横方向特性は、多層複合材の個別の層ごとに異なってよく、例えば、互いに対するそれぞれの不織布層の成層の向きに応じても、異なり得る。前述のとおり、それぞれの不織布層は、隣接する不織布層に対して独立に置かれることができる。ほんの一例として、本発明の実施形態は、第１の方向に実質的に整列するかもしくは向けられたセグメント化繊維を含む第１の不織布を含んでよく、第１の不織布は、第２の方向に実質的に整列するかもしくは向けられたセグメント化繊維を含む第２の不織布の上に、またはその上方に直接的または間接的に置かれ、第１の方向および第２の方向は同じではない。例えば、第１の方向は、０°であると（基準点として）考えることができ、第２の方向は、第１の方向に対して９０°（例えば、第１の方向に対して５〜１７５°、２０〜１６０°、４０〜１４０°、６０〜１２０°、８０〜１００°）を含み得る。この点に関して、多層複合材の全体的な縦方向および横方向特性は、例えば、（例えば、個別の不織布層のうちのいくつかもしくはすべてが、本明細書に記載されるような複数のセグメント化繊維を含む）個別の不織布層の数を変えることによって１つ以上の所望の全体的な縦方向および／または横方向特性を達成するように調整または構成され得る。さらに、または代替的に、多層複合材の全体的な縦方向および横方向特性は、（例えば、個別の不織布層のいくつかもしくはすべてが、本明細書に記載されるような複数のセグメント化繊維を含む）個別の不織布層のそれぞれの成層の向きを（前述したように）変えることによって１つ以上の所望の全体的な縦方向および／または横方向特性を達成するように調整または構成され得る。ほんの一例として、本発明の特定の多層複合材の実施形態は、複数の個別の不織布層を含み得、各不織布層は、同じかまたは共通の方向（例えば、横方向）に延伸され、成層される。本発明のこのような例としての実施形態を接着した後、横方向引っ張り強さは、多層複合材全体で縦方向引っ張り強さより著しく高くなり得る。本発明の他の多層複合材の実施形態では、例えば、複数の個別の不織布層は、隣接する個別の不織布層に対してクロスラップされ得る（例えば、隣接する個別の不織布層に対して５〜１７５°、２０〜１６０°、４０〜１４０°、６０〜１２０°、８０〜１００°）。本発明のこのような例としての実施形態を接着した後、横方向と縦方向との引っ張り強さの差は、はるかに小さくなり得る。この点に関して、本発明による特定の多層複合材の実施形態は、１つ以上の所望の全体的な縦方向および／または横方向特性の実現のために構成または調整され得る。
本発明の特定の多層複合材の実施形態によると、多層複合材は、横方向伸び率および縦方向伸び率を含み得る。本発明の特定の実施形態によると、多層複合材の縦方向伸び率は、横方向伸び率の３倍以下を含み得る。本発明の他の実施形態では、多層複合材の縦方向伸び率は、横方向伸び率の２倍以下を含み得る。したがって、本発明の特定の実施形態では、多層複合材の縦方向伸び率は、多層複合材の横方向伸び率より少なくとも約５％、１０％、２０％、３０％、４０％のいずれかだけ大きいおよび／または多層複合材の横方向伸び率より多くとも約４００％、３５０％、３００％、２００％、１５０％、１００％、５０％のいずれかだけ大きいものを含み得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１μｍ〜約１００μｍの径を有し得、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約０．５μｍ〜約２５μｍの径を有し得る。本発明の他の実施形態では、例えば、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１．５μｍ〜約５０μｍの径を有し得、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約０．７５μｍ〜約２０μｍの径を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約２μｍ〜約２５μｍの径を有し得、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１μｍ〜約１８μｍの径を有し得る。したがって、本発明の特定の実施形態では、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、少なくとも約１、１．２５、１．５、１．７５、２μｍのいずれかおよび／または多くとも約１００、７５、５０、４０、２５μｍのいずれか（例えば、約１．５〜５０μｍ、約２〜１００μｍなど）の径を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、小径セグメントのうちの少なくとも１つは、少なくとも約０．５、０．６、０．７５、０．９、１μｍのいずれかおよび／または多くとも約２５、２３、２０、１９、１８μｍのいずれか（例えば、約０．７５〜２３μｍ、約０．９〜２５μｍなど）の径を有し得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、複数のセグメント化繊維は、約０．１μｍ〜約１００μｍの平均繊維径を有し得る。本発明の他の実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、約０．５μｍ〜約５０μｍの平均繊維径を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、約１μｍ〜約２５μｍの平均繊維径を有し得る。したがって、本発明の特定の実施形態では、複数のセグメント化繊維は、少なくとも約０．１、０．２５、０．５、０．７５、１μｍのいずれかおよび／または多くとも約１００、７５、５０、３０、２５μｍのいずれか（例えば、約０．５〜５０μｍ、約１〜７５μｍなど）の平均繊維径を有し得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントは、方程式１に従って計算された、第１の大径セグメントと第１の小径セグメントとの間の、前述し本明細書に開示するような繊維径変化Δｄｆを有し得、繊維径変化Δｄｆは、約５％〜約６０％を含み得る。本発明の他の実施形態では、例えば、繊維径変化Δｄｆは、約２０％〜約５０％を含み得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、繊維径変化Δｄｆは、約３０％〜約４０％を含み得る。したがって、本発明の特定の実施形態では、繊維径変化Δｄｆは、少なくとも約３、４、５、１２、２０、２５、３０％のいずれかおよび／または多くとも約７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５％のいずれか（例えば、約１２〜５５％、約２５〜４５％など）を含み得る。本発明の特定の実施形態によると、例えば、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、小径セグメントのうちの少なくとも１つより少なくとも６％大きい径を有し得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、大径セグメントのうちの少なくとも１つは、小径セグメントのうちの少なくとも１つより少なくとも１０％大きい径を有し得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、不織布は、先に開示し本明細書で論じるように、第１の大径セグメントと第１の小径セグメントとの間に遷移領域を含み得る。本発明のこのような実施形態では、例えば、遷移領域は、本明細書で前述したように、肩、もしくは肩のような構造体、または傾斜した緩やかな構造体を含み得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、複数のセグメント化繊維は、溶融紡糸繊維を含み得る。本発明の特定の実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、メルトブローン繊維を含み得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、スパンボンド繊維を含み得る。本発明の特定の実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、伸張性のある非弾性フィラメントを含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、マルチコンポーネント繊維を含み得る。本発明のこのような実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、シース／コアのバイコンポーネント繊維を含み得る。本発明の他の実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、並んだバイコンポーネント繊維を含み得る。本発明の特定の実施形態によると、例えば、複数のセグメント化繊維は、ポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン−エチレンランダムコポリマー、プロピレン−エチレンブロックコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブ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、ポリ乳酸、ポリアミド、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、複数のセグメント化繊維は、ポリプロピレンを含み得る。本発明のこのような実施形態では、例えば、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃および２．１６ｋｇで試験して、２３０℃で、約１０ｇ／１０分〜約２０００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。本発明の他の実施形態では、例えば、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃および２．１６ｋｇで試験して、２３０℃で、約２０ｇ／１０分〜約５００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃および２．１６ｋｇで試験して、２３０℃で、約２５ｇ／１０分〜約１００ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃および２．１６ｋｇで試験して、２３０℃で、約３５ｇ／１０分のメルトフローレートを有し得る。したがって、本発明の特定の実施形態では、ポリプロピレンは、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して少なくとも約５、１０、１５、２０、２５、３０、３５ｇ／１０分のいずれかおよび／またはＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して多くとも約２０００、１０００、５００、２５０、１００、３５ｇ／１０分のいずれか（例えば、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して約３０〜２０００ｇ／１０分、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して約５〜４０ｇ／１０分など）のメルトフローレートを、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃および２．１６ｋｇで試験して、２３０℃で有し得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、不織布は、約１ｇｓｍ〜約４００ｇｓｍの坪量を有し得る。本発明の他の実施形態では、例えば、不織布は、約１ｇｓｍ〜約２００ｇｓｍの坪量を有し得る。本発明のさらなる実施形態では、例えば、不織布は、約１ｇｓｍ〜約１００ｇｓｍの坪量を有し得る。本発明のいくつかの実施形態では、例えば、不織布は、約４０ｇｓｍの坪量を有し得る。したがって、本発明の特定の実施形態では、不織布は、少なくとも約１、１０、２０、３０、４０ｇｓｍのいずれかおよび／または多くとも約４００、３００、２００、１００、４０ｇｓｍのいずれか（例えば、約３０〜４００ｇｓｍ、約１〜３００ｇｓｍなど）の坪量を有し得る。
本発明の特定の実施形態によると、例えば、複数のセグメント化繊維は、約０．１ｗｔ％〜約１０ｗｔ％の添加剤を含み得る。本発明のこのような実施形態では、例えば、添加剤は、炭酸カルシウム添加剤、酸化チタン添加剤、ＢａＳＯ４添加剤、タルク添加剤、ナノクレイ添加剤、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含み得る。本発明の特定の実施形態によると、例えば、ナノ繊維布は、着色剤、フルオロケミカル、帯電防止剤、親水剤、鉱物微粒子、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つをさらに含み得る。
図１２は、例えば、本発明のある実施形態による多層複合材を示す。図１２に示すように、多層複合材８０は、第１の不織布８４ａと、第２の不織布８４ｂと、第１の不織布８４ａ上に配されたフィルム８２と、を含む。不織布層８４ａ、８４ｂのうちのいずれか一方または両方は、本発明の特定の実施形態による、複数の実質的に整列したセグメント化繊維を含み得る。図１２に示す実施形態は、多層複合材８０の外側表面を形成するフィルム８２を示すが、フィルム８２は、フィルム層が２つの不織布層間に挟まれるように、２つの不織布層８４ａ、８４ｂ間に位置付けられてもよい。
よって、本発明は、特定の実施形態によると、複数のセグメント化繊維を含む不織布を含む。複数のセグメント化繊維のうちの少なくとも１つまたはそれぞれは、繊維軸と、繊維軸に沿う交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントと、を含み得る。複数のセグメント化繊維は、第１の方向（例えば、横方向または縦方向）に実質的に整列し得る。したがって、不織布は、医療（例えば、高吸収性ドレープおよび通気性のある手術着、医療用テープ、医療用包装、衛生カバーシートなど）、ろ過、工業、包装および／または同様のものを含む、広範な適用に適し得る。
〔実施例〕
本開示は、決して限定的と解釈されるべきではない、以下の実施例によってさらに例示される。すなわち、以下の実施例に記載される特定の特徴は、単に例示的なものであって、限定的なものではない。
試験方法
以下の実施例の坪量を、試験方法ＡＳＴＭ Ｄ３７７６に一致した形で測定した。結果は、単位面積当たりの質量の単位で、ｇ／ｍ２（ｇｓｍ）で提供された。
以下の実施例のメルトフローレートを、試験方法ＡＳＴＭ１２３８に一致した形で測定した。結果は、１０分当たりの質量の単位で、ｇ／１０分で提供された。
サンプルの準備
まず、４０ｇｓｍのメルトブローンウェブを形成するために、０．５１ｍｍ（０．０２０インチ）の内径を有する４列の紡糸ノズルと対応する同心の空気孔とを有する紡糸口金を備えたＢｉａｘ Ｆｉｂｅｒｆｉｌｍ式のメルトブローン機を用いて、すべてのサンプルを作った。すべてのサンプルのメルトブローンウェブは、２２７７７ Ｓｐｒｉｎｇｗｏｏｄｓ Ｖｉｌｌａｇｅ Ｐａｒｋｗａｙ， Ｓｐｒｉｎｇ， ＴＸ ７７３８９−１４２５， ＵＳＡ所在のＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ ＣｈｅｍｉｃａｌからのＰＰ３１５５など、３５ｇ／１０分のメルトフローレートを有するポリプロピレン樹脂を用いて作った。メルトブローンウェブは次に、ローラーの軸に実質的に垂直な溝の一対の互いにかみ合うローラーを有する、Ｎ１００１ Ｔｏｗｅｒ Ｖｉｅｗ Ｄｒｉｖｅ， Ｇｒｅｅｎｖｉｌｌｅ， ＷＩ ５４９４２−８０３０， ＵＳＡ所在のＢｉａｘ Ｆｉｂｅｒｆｉｌｍ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＭＩＣＲＯＳＰＡＮ（商標）などの横方向（ＣＤ）延伸機に送り込まれた。このような延伸機は、６ｍｍのピーク間の溝間隔および８ｍｍの溝深さを有する。ローラーの係合は、この延伸機に取り付けられる位置付け装置を調節することにより、１．５ｍｍに設定された。ローラーは、２ｍ／分の表面速度で動作した（が、より高速度も使用され得る）。出てきた延伸ウェブは、一連の拡幅ロールおよびアイドラロールの上を進んで平らにされ、その後、巻かれて、より広い幅のロールになった。このロールは、延伸ステーションを１回通り、そのためウェブは、１回延伸された。延伸ウェブは、続いて、同じ設定および動作速度を有する同じＣＤ延伸機に送り込まれ、前述した同じ延伸プロセスを繰り返し、ウェブは２回延伸された。
実施例１
実施例１では、メルトブローンウェブは、２２７７７ Ｓｐｒｉｎｇｗｏｏｄｓ Ｖｉｌｌａｇｅ Ｐａｒｋｗａｙ， Ｓｐｒｉｎｇ， ＴＸ ７７３８９−１４２５， ＵＳＡ所在のＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌの、１００％のＰＰ３１５５で作られた４０ｇｓｍのウェブであった。サンプル布は、前述した工程に従って作られ、この工程は、フィラメントの破損が観察される前に４回繰り返された。
実施例２
実施例２では、メルトブローンウェブは、２２７７７ Ｓｐｒｉｎｇｗｏｏｄｓ Ｖｉｌｌａｇｅ Ｐａｒｋｗａｙ， Ｓｐｒｉｎｇ， ＴＸ ７７３８９−１４２５， ＵＳＡ所在のＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌの、９０％のＰＰ３１５５、および１１１ Ｓｔｅｗａｒｔ Ｐａｒｋｗａｙ， Ｇｒｅｅｎｓｂｏｒｏ， ＧＡ ３０６４２， ＵＳＡ所在のＳｔａｎｄｒｉｄｇｅ Ｃｏｌｏｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの、１０％の炭酸カルシウムポリプロピレンのマスターバッチから作られた、４０ｇｓｍのウェブであった。マスターバッチは、６０〜８０ｗｔ％の炭酸カルシウムを含有した。サンプル布は、前述した工程に従って作られ、この工程は、フィラメントの破損が観察される前に３回繰り返された。
表１は、実施例１および２の繊維径変化Δｄｆを示す。
Figure 2018530683
Figure 2018530683
Figure 2018530683
したがって、表１は、不織布が、対応する繊維軸に沿った「大−小−大−小」または「粗大−微細−粗大−微細」のパターンと、１０〜６０％の範囲で、平均が３０％〜４０％である繊維径変化Δｄｆと、を備えた、交互になった繊維径を有する複数の繊維を有していることを示す。したがって、実施例１および２は、独自の物理的構造および特徴を有する不織布を提供する。
本発明のこれらおよび他の改変および変形体は、より具体的には特許請求の範囲に記載されている、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、当業者により実行され得る。さらに、さまざまな実施形態の態様が、全体的に、または部分的に入れ替えられ得ることを理解されたい。さらに、当業者は、前述した説明がほんの一例であり、特許請求の範囲にさらに記載されるような発明を制限することを意図していないことを、理解するであろう。したがって、特許請求の範囲の趣旨および範囲は、本明細書に含まれるバージョンの例示的な説明に制限すべきではない。
〔実施の態様〕
（１） 不織布において、
複数のセグメント化繊維を含み、
前記複数のセグメント化繊維はそれぞれ、繊維軸と、前記繊維軸に沿う交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントと、を含み、
前記複数のセグメント化繊維は、第１の方向に実質的に整列している、不織布。
（２） 実施態様１に記載の不織布において、
前記複数のセグメント化繊維はそれぞれ、実質的に連続的である、不織布。
（３） 実施態様１または２に記載の不織布において、
前記交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントは、粗大−微細−粗大−微細と交互になったパターンで配列されている、不織布。
（４） 実施態様１〜３のいずれかに記載の不織布において、
前記第１の方向は、横方向を含み、
前記複数のセグメント化繊維は、縦方向伸び率および横方向伸び率を含み、前記縦方向伸び率は、前記横方向伸び率より大きい、不織布。
（５） 実施態様４に記載の不織布において、
破断時の前記縦方向伸び率は、破断時の前記横方向伸び率より少なくとも３倍長い、不織布。
（６） 実施態様１〜５のいずれかに記載の不織布において、
前記複数のセグメント化繊維は、横方向引っ張り強さおよび縦方向引っ張り強さを含み、前記横方向引っ張り強さは、前記縦方向引っ張り強さより少なくとも２倍強い、不織布。
（７） 実施態様１〜６のいずれかに記載の不織布において、
前記大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１μｍ〜約１００μｍ、例えば約１．５μｍ〜約５０μｍまたは約２μｍ〜約２５μｍ、の径を有し、前記小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約０．５μｍ〜約２５μｍ、例えば約０．７５μｍ〜約２０μｍまたは約１μｍ〜約１８μｍ、の径を有する、不織布。
（８） 実施態様１〜７のいずれかに記載の不織布において、
前記複数のセグメント化繊維は、約０．１μｍ〜約１００μｍ、例えば約０．５μｍ〜約５０μｍまたは約１μｍ〜約２５μｍ、の平均繊維径を有する、不織布。
（９） 実施態様１〜８のいずれかに記載の不織布において、
前記交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントは、第１の大径セグメントと第１の小径セグメントとの間の繊維径変化Δｄｆを有し、前記繊維径変化Δｄｆは、約５％〜約６０％、例えば約２０％〜約５０％または約３０％〜約４０％、を含む、不織布。
（１０） 実施態様１〜９のいずれかに記載の不織布において、
前記大径セグメントのうちの少なくとも１つは、前記小径セグメントのうちの少なくとも１つより少なくとも６％大きい、例えば前記小径セグメントのうちの少なくとも１つより約１０％大きい、径を有する、不織布。
（１１） 実施態様１〜１０のいずれかに記載の不織布において、
前記複数のセグメント化繊維はそれぞれ、それぞれの第１の大径セグメントとそれぞれの第１の小径セグメントとの間に、肩のような構造体などの遷移領域を含む、不織布。
（１２） 実施態様１〜１１のいずれかに記載の不織布において、
前記複数のセグメント化繊維は、溶融紡糸繊維、例えばメルトブローン繊維またはスパンボンド繊維、を含む、不織布。
（１３） 実施態様１〜１２のいずれかに記載の不織布において、
前記複数のセグメント化繊維は、伸張性のある非弾性フィラメントを含む、不織布。
（１４） 実施態様１〜１３のいずれかに記載の不織布において、
前記複数のセグメント化繊維は、マルチコンポーネント繊維、例えばシース／コアのバイコンポーネント繊維または並んだバイコンポーネント繊維、を含む、不織布。
（１５） 実施態様１〜１４のいずれかに記載の不織布において、
前記複数のセグメント化繊維は、ポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン−エチレンランダムコポリマー、プロピレン−エチレンブロックコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブ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、ポリ乳酸、ポリアミド、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、不織布。
（１６） 実施態様１〜１５のいずれかに記載の不織布において、
前記複数のセグメント化繊維は、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して約１０ｇ／１０分〜約２０００ｇ／１０分、例えば、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して約２０ｇ／１０分〜約５００ｇ／１０分、もしくはＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して約２５ｇ／１０分〜約１００ｇ／１０分、またはＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して約３５ｇ／１０分、のメルトフローレートを含む、ポリプロピレンを含む、不織布。
（１７） 実施態様１〜１６のいずれかに記載の不織布において、
前記不織布は、約１ｇｓｍ〜約４００ｇｓｍ、例えば約１ｇｓｍ〜約２００ｇｓｍもしくは約１ｇｓｍ〜約１００ｇｓｍ、または約４０ｇｓｍ、の坪量を有する、不織布。
（１８） 実施態様１〜１７のいずれかに記載の不織布において、
前記複数のセグメント化繊維は、約０．１ｗｔ％〜約１０ｗｔ％の添加剤、例えば炭酸カルシウム添加剤、酸化チタン添加剤、ＢａＳＯ４添加剤、タルク添加剤、ナノクレイ添加剤、着色剤、フルオロケミカル、帯電防止剤、親水剤、鉱物微粒子、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つ、を含む、不織布。
（１９） 不織布を形成するプロセスにおいて、
（ａ）部分延伸繊維の不織ウェブを形成することと、
（ｂ）複数のセグメント化繊維を形成するために前記不織ウェブを第１の方向に少なくとも２回延伸することと、
（ｃ）前記複数のセグメント化繊維を接着することと、
を含み、
前記複数のセグメント化繊維はそれぞれ、繊維軸と、前記繊維軸に沿う、実質的に異なる繊維径の、交互になった複数のセグメントと、を含み、
前記複数のセグメント化繊維は、前記第１の方向に実質的に整列している、プロセス。
（２０） 実施態様１９に記載のプロセスにおいて、
前記部分延伸繊維の前記不織ウェブを形成することは、メルトブロープロセス、エレクトロブロープロセス、溶融フィルムフィブリル化プロセス、電界紡糸プロセス、溶液紡糸プロセス、溶融紡糸プロセス、スパンボンドプロセス、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、プロセス。
（２１） 実施態様１９または２０に記載のプロセスにおいて、
複数のセグメント化繊維を形成するために前記不織ウェブを延伸することは、
（ａ）不織シートを前記第１の方向に徐々に延伸するように、前記部分延伸繊維の不織ウェブを、第１の延伸ステーションに送り込むことと
（ｂ）前記不織ウェブを前記第１の方向に広げることと、
（ｃ）延伸され広げられた前記不織ウェブを前記第１の方向にさらに徐々に延伸するように、前記不織ウェブを第２の延伸ステーションに送り込むことと、
を含み、
前記第１の延伸ステーションは、第１の増加的延伸距離を有し、前記第２の延伸ステーションは、第２の増加的延伸距離を有し、前記第２の増加的延伸距離は、前記第１の増加的延伸距離以下である、プロセス。
（２２） 実施態様１９〜２１のいずれかに記載のプロセスにおいて、
前記複数のセグメント化繊維は、前記第１の方向に少なくとも３回延伸した後、例えば前記第１の方向に４回延伸した後で、前記第１の方向に実質的に整列する、プロセス。
（２３） 実施態様１９〜２２のいずれかに記載のプロセスにおいて、
前記複数のセグメント化繊維を接着することは、例えば熱カレンダー加工、超音波接着、水流交絡、ニードルパンチング、化学樹脂接着、スティッチボンディング、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを介して、非常に多数の接着部位で接着することを含む、プロセス。
（２４） 多層複合材において、
少なくとも２つの層を含み、前記少なくとも２つの層は、不織布を含む少なくとも１つの層を含み、
前記不織布は、複数のセグメント化繊維を含み、
前記複数のセグメント化繊維はそれぞれ、繊維軸と、前記繊維軸に沿う交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントと、を含み、
前記複数のセグメント化繊維は、第１の方向に実質的に整列している、多層複合材。
（２５） 実施態様２４に記載の多層複合材において、
少なくとも１つの非セグメント化不織布層、少なくとも１つのフィルム層、またはその両方をさらに含む、多層複合材。
（２６） 実施態様２４または２５に記載の多層複合材において、
前記少なくとも２つの層は、（ｉ）複数のセグメント化繊維を含む前記不織布により画定される第１の不織布と、（ｉｉ）第２の不織布と、を含み、前記第１および第２の不織布は、例えば積層プロセスまたは超音波接着プロセスを介して、互いにクロスラップおよび接着されている、多層複合材。
（２７） 実施態様２４〜２６のいずれかに記載の多層複合材において、
前記複数のセグメント化繊維はそれぞれ、実質的に連続的である、多層複合材。
（２８） セグメント化繊維において、
（ａ）繊維軸と、
（ｂ）粗大−微細−粗大−微細と交互になったパターンで配列された、前記繊維軸に沿う交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントと、
を含む、セグメント化繊維。
本発明のある実施形態による複数のセグメント化繊維の概略図を示す。 本発明のある実施形態によるセグメント化繊維の遷移領域を示す。 本発明のある実施形態によるセグメント化繊維の遷移領域を示す。 先行技術によるメルトブローン繊維の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。 本発明のある実施形態による、延伸後のセグメント化繊維のＳＥＭ画像である。 本発明のある実施形態による、延伸後のセグメント化繊維のＳＥＭ画像である。 本発明のある実施形態による、延伸後のセグメント化繊維のＳＥＭ画像である。 本発明のある実施形態による不織布を形成するためのプロセスの流れ図を示す。 本発明のある実施形態による、ローラーの軸に平行な溝を有する複数対の互いにかみ合うローラーのセットを示す。 本発明のある実施形態による、ローラーの軸に平行な溝を有する複数対の互いにかみ合うローラーのセットを示す。 本発明のある実施形態による、ローラーの軸に垂直な溝を有する複数対の互いにかみ合うローラーのセットを示す。 本発明のある実施形態による、ローラーの軸に垂直な溝を有する複数対の互いにかみ合うローラーのセットを示す。 先行技術による、ローラーの軸に平行な溝を有する一対の互いにかみ合うローラーと、それに続くローラーの軸に垂直な溝を有する一対の互いにかみ合うローラーと、を示す。 本発明のある実施形態による多層複合材を示す。

Claims (28)

  1. 不織布において、
    複数のセグメント化繊維を含み、
    前記複数のセグメント化繊維はそれぞれ、繊維軸と、前記繊維軸に沿う交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントと、を含み、
    前記複数のセグメント化繊維は、第１の方向に実質的に整列している、不織布。
  2. 請求項１に記載の不織布において、
    前記複数のセグメント化繊維はそれぞれ、実質的に連続的である、不織布。
  3. 請求項１または２に記載の不織布において、
    前記交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントは、粗大−微細−粗大−微細と交互になったパターンで配列されている、不織布。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の不織布において、
    前記第１の方向は、横方向を含み、
    前記複数のセグメント化繊維は、縦方向伸び率および横方向伸び率を含み、前記縦方向伸び率は、前記横方向伸び率より大きい、不織布。
  5. 請求項４に記載の不織布において、
    破断時の前記縦方向伸び率は、破断時の前記横方向伸び率より少なくとも３倍長い、不織布。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の不織布において、
    前記複数のセグメント化繊維は、横方向引っ張り強さおよび縦方向引っ張り強さを含み、前記横方向引っ張り強さは、前記縦方向引っ張り強さより少なくとも２倍強い、不織布。
  7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の不織布において、
    前記大径セグメントのうちの少なくとも１つは、約１μｍ〜約１００μｍ、例えば約１．５μｍ〜約５０μｍまたは約２μｍ〜約２５μｍ、の径を有し、前記小径セグメントのうちの少なくとも１つは、約０．５μｍ〜約２５μｍ、例えば約０．７５μｍ〜約２０μｍまたは約１μｍ〜約１８μｍ、の径を有する、不織布。
  8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の不織布において、
    前記複数のセグメント化繊維は、約０．１μｍ〜約１００μｍ、例えば約０．５μｍ〜約５０μｍまたは約１μｍ〜約２５μｍ、の平均繊維径を有する、不織布。
  9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の不織布において、
    前記交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントは、第１の大径セグメントと第１の小径セグメントとの間の繊維径変化Δｄｆを有し、前記繊維径変化Δｄｆは、約５％〜約６０％、例えば約２０％〜約５０％または約３０％〜約４０％、を含む、不織布。
  10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の不織布において、
    前記大径セグメントのうちの少なくとも１つは、前記小径セグメントのうちの少なくとも１つより少なくとも６％大きい、例えば前記小径セグメントのうちの少なくとも１つより約１０％大きい、径を有する、不織布。
  11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の不織布において、
    前記複数のセグメント化繊維はそれぞれ、それぞれの第１の大径セグメントとそれぞれの第１の小径セグメントとの間に、肩のような構造体などの遷移領域を含む、不織布。
  12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の不織布において、
    前記複数のセグメント化繊維は、溶融紡糸繊維、例えばメルトブローン繊維またはスパンボンド繊維、を含む、不織布。
  13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の不織布において、
    前記複数のセグメント化繊維は、伸張性のある非弾性フィラメントを含む、不織布。
  14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の不織布において、
    前記複数のセグメント化繊維は、マルチコンポーネント繊維、例えばシース／コアのバイコンポーネント繊維または並んだバイコンポーネント繊維、を含む、不織布。
  15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の不織布において、
    前記複数のセグメント化繊維は、ポリプロピレン、ポリエチレン、プロピレン−エチレンランダムコポリマー、プロピレン−エチレンブロックコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブ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、ポリ乳酸、ポリアミド、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、不織布。
  16. 請求項１〜１５のいずれか一項に記載の不織布において、
    前記複数のセグメント化繊維は、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して約１０ｇ／１０分〜約２０００ｇ／１０分、例えば、ＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して約２０ｇ／１０分〜約５００ｇ／１０分、もしくはＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して約２５ｇ／１０分〜約１００ｇ／１０分、またはＡＳＴＭ１２３８に従って２３０℃で試験して約３５ｇ／１０分、のメルトフローレートを含む、ポリプロピレンを含む、不織布。
  17. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の不織布において、
    前記不織布は、約１ｇｓｍ〜約４００ｇｓｍ、例えば約１ｇｓｍ〜約２００ｇｓｍもしくは約１ｇｓｍ〜約１００ｇｓｍ、または約４０ｇｓｍ、の坪量を有する、不織布。
  18. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載の不織布において、
    前記複数のセグメント化繊維は、約０．１ｗｔ％〜約１０ｗｔ％の添加剤、例えば炭酸カルシウム添加剤、酸化チタン添加剤、ＢａＳＯ４添加剤、タルク添加剤、ナノクレイ添加剤、着色剤、フルオロケミカル、帯電防止剤、親水剤、鉱物微粒子、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つ、を含む、不織布。
  19. 不織布を形成するプロセスにおいて、
    （ａ）部分延伸繊維の不織ウェブを形成することと、
    （ｂ）複数のセグメント化繊維を形成するために前記不織ウェブを第１の方向に少なくとも２回延伸することと、
    （ｃ）前記複数のセグメント化繊維を接着することと、
    を含み、
    前記複数のセグメント化繊維はそれぞれ、繊維軸と、前記繊維軸に沿う、実質的に異なる繊維径の、交互になった複数のセグメントと、を含み、
    前記複数のセグメント化繊維は、前記第１の方向に実質的に整列している、プロセス。
  20. 請求項１９に記載のプロセスにおいて、
    前記部分延伸繊維の前記不織ウェブを形成することは、メルトブロープロセス、エレクトロブロープロセス、溶融フィルムフィブリル化プロセス、電界紡糸プロセス、溶液紡糸プロセス、溶融紡糸プロセス、スパンボンドプロセス、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、プロセス。
  21. 請求項１９または２０に記載のプロセスにおいて、
    複数のセグメント化繊維を形成するために前記不織ウェブを延伸することは、
    （ａ）不織シートを前記第１の方向に徐々に延伸するように、前記部分延伸繊維の不織ウェブを、第１の延伸ステーションに送り込むことと
    （ｂ）前記不織ウェブを前記第１の方向に広げることと、
    （ｃ）延伸され広げられた前記不織ウェブを前記第１の方向にさらに徐々に延伸するように、前記不織ウェブを第２の延伸ステーションに送り込むことと、
    を含み、
    前記第１の延伸ステーションは、第１の増加的延伸距離を有し、前記第２の延伸ステーションは、第２の増加的延伸距離を有し、前記第２の増加的延伸距離は、前記第１の増加的延伸距離以下である、プロセス。
  22. 請求項１９〜２１のいずれか一項に記載のプロセスにおいて、
    前記複数のセグメント化繊維は、前記第１の方向に少なくとも３回延伸した後、例えば前記第１の方向に４回延伸した後で、前記第１の方向に実質的に整列する、プロセス。
  23. 請求項１９〜２２のいずれか一項に記載のプロセスにおいて、
    前記複数のセグメント化繊維を接着することは、例えば熱カレンダー加工、超音波接着、水流交絡、ニードルパンチング、化学樹脂接着、スティッチボンディング、またはそれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つを介して、非常に多数の接着部位で接着することを含む、プロセス。
  24. 多層複合材において、
    少なくとも２つの層を含み、前記少なくとも２つの層は、不織布を含む少なくとも１つの層を含み、
    前記不織布は、複数のセグメント化繊維を含み、
    前記複数のセグメント化繊維はそれぞれ、繊維軸と、前記繊維軸に沿う交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントと、を含み、
    前記複数のセグメント化繊維は、第１の方向に実質的に整列している、多層複合材。
  25. 請求項２４に記載の多層複合材において、
    少なくとも１つの非セグメント化不織布層、少なくとも１つのフィルム層、またはその両方をさらに含む、多層複合材。
  26. 請求項２４または２５に記載の多層複合材において、
    前記少なくとも２つの層は、（ｉ）複数のセグメント化繊維を含む前記不織布により画定される第１の不織布と、（ｉｉ）第２の不織布と、を含み、前記第１および第２の不織布は、例えば積層プロセスまたは超音波接着プロセスを介して、互いにクロスラップおよび接着されている、多層複合材。
  27. 請求項２４〜２６のいずれか一項に記載の多層複合材において、
    前記複数のセグメント化繊維はそれぞれ、実質的に連続的である、多層複合材。
  28. セグメント化繊維において、
    （ａ）繊維軸と、
    （ｂ）粗大−微細−粗大−微細と交互になったパターンで配列された、前記繊維軸に沿う交互になった複数の大径セグメントおよび小径セグメントと、
    を含む、セグメント化繊維。
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