JP2795344B2 - 弾性で吸収性のフォーム繊維複合物 - Google Patents

弾性で吸収性のフォーム繊維複合物

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、親水性気泡重合体及び熱可塑性繊維から作
られる弾性で吸収性の構造体であるフォーム繊維複合物
に関し、更に特に好ましくは熱可塑性及び非熱可塑性材
料の双方で作られる繊維性マトリックス中に均一に分布
し且つそれに結合したアミノ−エーテルの親水性フォー
ムの大きい粒子から作られる複合物に、そしてそれを作
る乾式法に関する。
衛生保護製品、例えば衛生ナプキンに対する交互の吸
収媒体としての親水性フォームによって提供される多く
の利点は長いこと認識されてきた。特別な必要条件のた
め、この種のフォームはある用途に適するようにその都
度作らねばならず、従って不十分であった。非常に数少
ない市販のフォームはむしろ高価であり、経済性をもた
せるため無駄を最小にして利用しなければならない。こ
れを達成する１つの方法は発泡を起こさせつつ生成物を
成形することである。この方法はかなり複雑で、必ずし
も可能でない。第２の方法はフォームを切断又は粉砕し
て小片（大きい粒子）にし、そしてそのフォーム壁を含
めてすべてを完全に利用するものである。構造体とし
て、切断したフォームはその合体性及び弾性を失なうか
ら、それを再結合しなければならない。この後者の最結
合という方法が本発明の主題である。
「空間充填材料とその方法」という名称の米国特許第
3,900,648号は、不織の捲縮された合成フィラメント集
合体及び集合体中に分散され且つ該フィラメントにかみ
合い且つひっかかっているランダムな形の気泡フォーム
粒子を含んでなる家具の詰物、包装材料、断熱材料、ク
ッションの充填材などとして用いるための軽量の空気充
填材料であるフォーム繊維複合物を記述している。この
特許のフォーム繊維複合物は用いるフォーム及びフィラ
メントの形、寸法及び性質の必要条件において本発明の
それと異なる。即ちそれは物理的からみ合いよりむしろ
熱的結合によって複合物を形成させるのにアミノ−エー
テル親水性フォーム及び熱結合しうる繊維を用いる本発
明のものとは異なっている。
米国特許第4,110,508号［W.R.グレース・アンド・カ
ンパニー（Grace ＆ Co.）は、切断し且つ湿式で層状に
してシートとする親水性ポリウレタンを記述している。
繊維をそのスラリーに添加してもよい（その例は本発明
で必要とされる熱可塑性の、熱的に溶融しうる繊維と異
なる木材繊維である）。フォームの形及びその平均粒子
寸法は本発明で所望のものより小さく、本発明で使用し
ないラテックス結合材が添加される。
本発明は、熱可塑性の繊維性マトリックス中に均一に
分散し且つそれに、熱結合させたアミノ−エーテル親水
性フォームの大きい粒子（小片）から製造される弾性吸
収材料を含む。好適なマトリックスは、少くとも２つの
異なる種類の繊維、即ち比較的低融点であり且つ溶融し
てフォーム粒子のいくつかに融着するもの及び高融点で
あり且つ溶融しないでその繊維構造を保持するものを含
むマトリックスである。この複合物は更に他の材料例え
ば所望により親水性繊維パルプも含有しうる。
好適なフォームはアミン末端のポリ（アルキレンオキ
シド）及びエポキシ樹脂の反応生成物であり且つ本明細
書に参考文献として引用される米国特許第4,554,297号
［パーソナル・プロダクツ社（Personal Products C
o.）］に記述されているアミノ−エーテル親水性フォー
ムである。該米国特許第4,557,297号は、実施例１〜６
において、体液を吸収する生成物としてそこに記述され
ているフォームの製造法を開示している。このフォーム
は本発明の複合物中に導入した時、同一の目的に対して
有用である。その特許は種々の性質例えば吸収性、弾
性、密度などを決定するためのフォーム試料の試験法も
示しており、その試験法は本発明の組成物の試験にも適
用される。
本発明において、弾性のある吸収性材料は熱可塑性の
繊維性マトリックス中に均一に分布した親水性フォーム
の粒子から製造される。粒子の寸法が小さすぎるなら
ば、粒子は融着したマトリックスの隙間から通り抜ける
であろう。粒子寸法が大きすぎるならば、複合物は均一
に見えないであろう。約３〜8mmの粒子径を用いること
が好ましいが、正確な寸法は絶対的には厳密でない。よ
り均一な粒子径は最終の生成物複合物に美しい外観を与
える。
普通大きい片で製造され且つその形で存在するフォー
ムは、これを繊維と混合する工程と同時に粉砕し又は切
断する或いは予じめ粉砕することにより所望の粒子の寸
法にすることができる。フォームをカード機において熱
可塑性繊維と同時に加工する場合、約350〜4200kg/m2の
引張り強度及び５〜100％の破断伸長を有するフォーム
は梳毛及び切断を同時に行なう時に使用される実験装置
での現行の方法に用いのに適当である。好適なフォーム
の範囲は約1050〜2100kg/m2の引張り強度と35〜75％の
破断伸長を有し、この結果フォームをかなり伸長しなく
ても所望の均一性を達成することができる。しかしなが
ら、フォームを予じめ粉砕し又は予じめ切断する場合に
は、梳毛操作前に、所望に従って更に強いフォームを用
いることができる。明らかに使用しうる特別な装置は用
いるフォームの強度に影響するであろう。
本発明において使用しうるフォームは結合を行なうべ
き温度において熱安定性であるべきであり、多くの用途
に対してはフォームが用いる結合温度において変色しな
いということが望ましい。155℃程度の高い加熱結合温
度並びにそれより低い温度が成功裏に使用できた。
本発明の方法の１つの具体例においては、フォームと
繊維の低密度のふわふわした均一な混合物を加熱結合
し、良好な機械的強度を有する弾性構造体を製造した。
用いたフォームはアミン末端ポリオキシエチレン及びエ
ポキシ樹脂から作られた親水性アミノ−エーテルフォー
ムであった。用いた繊維は３デニルのエンカ（Enka）の
２成分ポリエステル−ポリエチレンであった。均一な混
合物は上に繊維の層を有する3mmのフォーム・シートを
カード機に供給することによって作った。カード機の協
同作用はすべて一段階で繊維をほぐし、フォームを切断
し、そして物質をごちゃ混ぜにした。得られた均一な混
合物を空気循環炉中において140℃で熱処理した。［こ
れは大気圧を越えない圧力で或いは種々の圧力下に行な
うことができる。適用する特別な圧力は高密度の複合物
が所望の場合に最終複合物の密度を調節するであろ
う。］これらの条件下では、２成分繊維のポリエチレン
の外側のさや（sheath）部分だけが溶融し、一方ポリエ
ステルの内側部分はもとのままであった。
上述の技術は、混合物の主成分が熱硬化性フォームで
あるものの成形構造体を製造するのに適当であることが
わかった。熱可塑性マトリックスのため成形は可能とな
った。ある場合には繊維とフォームの比はより良い成形
部品を得るために最適にしなければならない。比を選択
する場合、親水性フォームは吸収性と弾性に寄与し、一
方繊維は疎水性であるが、複合物に乾燥及び湿潤時強度
を与えるということを特記すべきである。フォームと繊
維の有用な重量比は約80:20〜40:60で変えることがで
き、好適な比は70:30〜50:50である。
フォーム繊維混合物における成分の数は２つに限定さ
れないが、混合物は弾性フォームと結合剤繊維を含有し
なければならない。更に最終複合物は所望の性質に依存
して多くの他の材料も含有しうる。即ち木材パルプ及び
他の親水性の繊維性材料を混入し、これによってウィッ
キング（wicking）割合を増大させ且つ価格を減じても
よい（実施例IIIにおける通り）。それらを用いる場
合、それはフォーム繊維複合物の重量％で表し、０〜60
％、好適には10〜50％、最も好ましくは40％で存在する
ことができる。当然特別な最終用途の目的はその使用量
に影響しよう。
本発明の方法を行なう場合、カード機が使用できる。
例えばデービス・フィーバー、ハーゲス・ホリングスウ
ォームGmbH、ジョンD.ホリングスウォース・オン・フィ
ールズ社・アンド・アッセリン（Davis Feber,Hrgeth H
ollingsworth GmbH,John D.Hollingsworth on Wheels,I
nc.and Asselin）から実験室で又は商業的規模で有用な
多くの異なるカード機が供給されている。
熱的結合を行なう場合、市販されている典型的な実験
室用オーブ形装置はハニカム・システム社（Honyeycomb
Systems Inc.）のサーマルボンダー（Thermal Bonde
r）、及びフィッシャー社（Fischer Co.）及び多くの他
の業者からの強制熱風空気オーブンを含むが、現存する
代表的な商業装置はAER社（AER Corp.）の空気通流結合
機を含む。いずれの強制空気型オーブンも使用しうる。
好適なアミノ−エーテルフォームは米国特許第4,554,
297号に記述されているものである。使用しうる他の親
水性フォームは表面活性剤で処理したポリウレタン、プ
ラスチゾル（PVC）及びSBR（スチレン−ブタジエンゴ
ム）を含む。
アミノ−エーテルフォームはスーパー吸着剤を含む
が、グラフト化された殿粉型又はポリアクリレート型の
吸着剤はドリテク（Drytech）［ダウ・ケミカル（Dow C
hemical）］、Ａ−720［アラカワ（Arakawa）］及びIM
−1000［サンヨー（Sanyo）］として市販されているも
のが使用しうる。
スーパー吸着剤は次の工程によってフォーム中に混入
することができる：スーパー吸着剤の粉末を100℃に加
熱したエポキシ樹脂エポン（Epon）828、シェル・ケミ
カル（Shall Chemical）］中にスラリーとし（樹脂50g
中粉末20g）、そして炭酸水素ナトリウム5gを添加す
る。ジェファミン（Jeffamine）ED−600（アミン末端ポ
リエチレン）［テキサコ・ケミカル（Texaco Chemica
l）］60gを乳酸4g及び水2gと混合する。２成分を15秒間
完全に混合し、130℃のオーブン中の型内に注ぐ。15分
後、スーパー吸着剤を含むフォームを得る。
親水性の液体をウィックしうる（wickable）繊維性材
料を複合物中に混入したい場合、レーヨン、木材パル
プ、及びアクリルのような材料は有用である。
最も好適な熱可塑性繊維は、エンカ・ヒュージブル・
ファイバー（Enka Fusible Fiber）としてエンカから入
手しうる２成分（ポリエチレン／ポリエステル）繊維及
び更にポリエステル２成分繊維である。２成分繊維のポ
リエチレンの外側のさや部分は用いる加熱条件下に溶融
するが、内側のポリエステルはそのままである。２成分
繊維の一部分である２つの繊維材料の代りに、それらは
それぞれ別々に、但し一緒に組合せて使用することがで
きる。ポリエチレン及びポリエステルは使用しうる特別
な繊維から選択することは必ずしも必要ない。溶融し、
そしてフォームに融着してマトリックスを形成するいず
れかの熱可塑性繊維をポリエチレンの代りに使用するこ
とができる。この種の典型的な他の融着しうる熱可塑性
重合体繊維は、チッソ（Chisso）ポリエチレン／ポリプ
ピレン、ポリエステル二成分繊維、及びヘテロフィル
（ICI）を含む。またポリエステルの代りに、他の相対
的に高い融点の繊維例えばポリアミド（ICI）も使用で
きる。
次の実施例は本発明を例示するが、これを限定するこ
とを意図しない。すべての実施例において、言及するフ
ォームは米国特許第4,554,247号のものである。
実施例 １ ポリアミノエーテルの厚さ3mmのシートをエンカの２
成分繊維の間にサンドウィッチにした。フォームと繊維
の重量による比はそれぞれ70:30であった。このサンド
ウィッチにした繊維−フォーム複合物を、デービス・フ
ィーバー（Davis Feber）製の実験室寸法のローラーが
上についたカード機中を通した。カード機は繊維をほぐ
し、フォームを寸法約3mmの小片に切断し、そしてこの
切断したフォームを繊維性ウェップ中に均一に分散させ
た。梳毛したフォーム／繊維複合物を、空気循環実験室
用オーブン中において約５分間140℃で熱的に結合させ
た。得られた複合物構造体は軟く、弾性があり、吸収性
であった。複合物構造体の密度は0.048g/ccであり、一
方出発フォームの密度は0.06g/ccであった。吸収能力は
次の方法により複合物1g当たり18gであった:1片の、約1
gの複合物を正確に秤りとり、水中に浸し、過剰の水を
はかせた。次いで湿った試料を再秤量し、これによって
複合物1g当りの捕水量を計算した。
実施例 ２ 15％の水に不溶な膨潤しうる材料（スーパー吸収剤）
を含有するポリアミノエーテルフォームを、スーパー吸
収剤をフォーム中に混入する方法に関して予じめ上述し
た方法に従って製造した。次いでフォームを厚さ約3mm
のシートの薄片状にし、その弾性繊維、フォーム及びス
ーパー吸収剤の複合物構造体を実施例１に記述したよう
に製造した。この複合物の圧力下での液体保持は実施例
１のそれよりかなり高く、２倍より良かった。
実施例 ３ エンカの２成分繊維及び木材パルプ繊維のゆるい繊維
性ウェッブを、ランド−ウェバー（Rando−Webber）空
気配置装置を用いて製造した。厚さ3mmのアミノ−エー
テルのフォーム・シート及びふわふわした木材パルプを
一緒に積層して複合物構造体を製造した。この複合物構
造体をエンカ繊維ウェーブの２層の間にサンドウィッチ
した。このサンドウィッチした構造体の組成は木材パル
プ15％、エンカ繊維30％及びフォーム55％であった。サ
ンドウィッチした構造体を、空気で配置するウェッブ製
造機のリッケリン（lickerin）部分に供給した。装置の
主なリッケリン・シリンダーはフォームを寸法約3mmの
小片に切断し、種々の層の繊維をフォームの小片と一緒
に混合した。混合した繊維／フォーム材料を不均質なウ
ェッブに固体化した。このウェッブを140℃の実験室用
オーブン中で熱的に結合させた。得られた結合した繊維
／フォーム複合物は柔らかく、弾性があり、吸収性であ
った。
実施例 ４ アミノ−エーテルフォームの塊りを先ずチャンク（ch
unk）に破砕し、次いでオルモント社（Ormont Corp.,Im
perial Fluffer and Picker）製のフォム切断機を用い
て寸法約7mmの粒子に切断した。この切断したフォーム
を、フォーム／繊維70:30の重量比でポリエステル／ポ
リエステルのさや−芯型２成分繊維と均一に混合した。
フォームと繊維の混合はプレフィーダーのCMC（Carolin
a Machinery Co.）イーブン・フィード（Even Feed）型
機を用いて行ない、均一なフォーム／繊維マットを製造
し、これをカード機に供給した。カード機は繊維をほぐ
し、フォームを繊維マトリックス中に分散させ、均一な
重量のウェッブを製造した。このウェッブを120℃の実
験室用オーブン中で熱的に結合した。得られるフォーム
／繊維複合物は弾性があり、吸収性であった。
実施例 ５ 15％の中空芯（Hollow Core）［ホロフィル［Hollofi
l］ポリエステル、15％のPE/PET2成分繊維及び70％のフ
ォームからなる低密度複合物を製造し、次いで実施例４
の方法に従った。
中空芯ポリエステル繊維の使用は、複合物に構造的強
化を付与する以外に、高いロフティネス（loftiness）
（かさ）を複合物に与える。密度の低いかさの高い材料
は、高吸収性複合物に対して必須である大きい空隙容量
を与える。
実施例 ６ （これは１つの単一成分繊維を用いる対照例である） 70％の切断したフォーム及び30％の低融点の単成分ポ
リエステル繊維［Ｄ−581、デュポン（Dupont）］を混
合し、実施例４に従ってウェッブを製造した。このウェ
ッブを熱空気オーブン中において130℃で熱結合させ
た。得られた複合物は弾性があるが、貧弱な引張り強度
を有した。
この対照例の複合物の貧弱な引張り強度は、ウェッブ
の熱的結合時にポリエステル繊維がその繊維特性を失う
という事実に帰せられる。繊維性の特徴を保持するのは
複合物中の繊維であり、これは必要な構造的強化を与
え、良好な引張り性をもたらす。
単一成分繊維を用いる場合、引張り性を改良するため
に本発明に見出された方法の１つは、いくつかの高融点
（130℃以上）の繊維を低融点の繊維と物理的に混合す
ることである。即ち低融点繊維を用いて材料を一緒に混
合し、一方高融点繊維は構造体に強さを提供する。これ
を実施例７で例示する。
実施例 ７ 70％のフォーム、15％の結合剤繊維（Ｄ−581、デュ
ポン製ポリエステル繊維）及び15％のポリエチレンテレ
フタレート（PET）繊維（融点＝240℃）からなる混合物
を除いて実施例６と同一の方法に従った。130℃の熱空
気オーブン中での結合は、フォーム粒子が分散している
PETの強く結合したマトリックスを形成した。得られた
複合物は性質的に実施例４のそれに同様であった。
以上本発明の特徴を要約すれば以下の通りである： 1.熱可塑性の繊維性マトリックス中に均一に分布し且つ
それに熱結合したアミノ−エーテル親水性フォームの大
きい粒子を含んでなる弾性で吸収性のフォーム繊維複合
物。
2.フォームが組成物の20〜80重量％の量で存在し、そし
て熱可塑性の繊維性マトリックスが少くとも１つの結合
繊維を含有する上記１の複合物。
3.フォーム粒子が約３〜8mmの粒子寸法を有する上記２
の複合物。
4.用いるフォームがアミン末端のポリ（アルキレンオキ
シド）及びエポキシ樹脂の反応生成物である上記２の複
合物。
5.フォームがスーパー吸収剤を含有する上記２の複合
物。
6.熱可塑性の繊維性マトリックスが少くとも２つの異な
る繊維、即ち低融点であり且つ少くとも部分的に溶融す
る１つの繊維と高融点であり且つ溶融しない他の繊維と
から作られる上記２の複合物。
7.熱可塑性の繊維性マトリックスが２つの異なる繊維か
ら作られた２成分繊維からなる、即ち芯が高融点材料か
ら作られ且つさやが低い方の融点の材料から作られてい
る上記６の複合物。
8.用いる高融点材料がポリエステルであり且つ用いる低
融点材料がポリエチレンである上記７の複合物。
9.繊維の少くともいくつかが中空芯繊維である上記６の
複合物。
10.親水性の繊維性材料が随時０〜60重量％の量で存在
する上記２の複合物。
11.親水性の繊維性材料が木材パルプである上記10の複
合物。
12.木材パルプが10〜50重量％の量で存在する上記11の
複合物。
13.アミノ−エーテル親水性フォーム及び熱可塑性繊維
の小片を混合して均一なウェッブを製造し、該ウェッブ
を加熱して熱可塑性繊維をフォームに熱的に結合させ、
そして複合物を形成せしめることを含んでなる弾性で吸
収性のフォーム繊維複合物の製造法。
14.フォームと繊維を一緒にし且つ同時に大きい粒子に
切断する上記13の方法。
15.フォームを繊維と組合せる前に予じめ粉砕する上記1
4の方法。
16.大きい粒子が３〜8mmである上記14の方法。
17.用いるフォームがアミン末端のポリ（アルキレンオ
キシド）とエポキシ樹脂の反応生成物である上記13の方
法。
18.用いるフォームがスーパー吸収剤を含有する上記13
の方法。
19.熱可塑性の繊維性マトリックスが少くとも２つの異
なる繊維、即ち低融点であり且つ少くとも部分的に溶融
する１つの繊維と高融点であり且つ溶融しない他の繊維
とから作られる上記13の方法。
20.熱可塑性の繊維性マトリックスが２つの異なる繊維
から作られた２成分繊維からなる、即ち芯が高融点材料
から作られ且つさやが低い方の融点の材料から作られて
いる上記19の方法。
21.用いる高融点材料がポリエステルであり且つ用いる
低融点材料がポリエチレンである上記20方法。
22.繊維の少くともいくつかが中空芯繊維である上記19
の方法。
23.親水性の繊維性材料が随時０〜60重量％の量で存在
する上記13の方法。
24.親水性の繊維性材料が木材パルプであり上記23の方
法。
25.木材パルプが10〜50重量％の量で存在する上記24の
方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケイズ・ビー・チネイ アメリカ合衆国ニユージヤージイ州 08016 バーリントン・クレストウツド ドライブ ４ (56)参考文献 特開 昭50−65666（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−50079（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−235847（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱可塑性の繊維性マトリックス中に均一に
    分布し且つそれに熱結合したアミノ−エーテル親水性フ
    ォームの約３〜8mmの粒子寸法を有する粒子を含んでな
    る弾性で吸収性のフォーム繊維複合物。
  2. 【請求項２】熱可塑性の繊維性マトリックス中に均一に
    分布し且つそれに熱結合したアミノ−エーテル親水性フ
    ォームの約３〜8mmの粒子寸法を有する粒子を含んでな
    る弾性で吸収性のフォーム繊維複合物の製造方法であっ
    て、アミノ−エーテル親水性フォーム及び熱可塑性繊維
    の小片を混合して均一なウェッブを製造し、該ウェッブ
    を加熱して熱可塑性繊維をフォームに熱的に結合させ、
    それによって複合物を形成せしめることを特徴とする、
    弾性で吸収性のフォーム繊維複合物の製造方法。
JP63107723A 1987-05-05 1988-05-02 弾性で吸収性のフォーム繊維複合物 Expired - Lifetime JP2795344B2 (ja)

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