JP2998938B2 - パイル密度を改良した複合弾性材料 - Google Patents

パイル密度を改良した複合弾性材料

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はパイル織物およびその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
柔軟性、弾性、嵩および強度が大きく、低コストで製
造できるパイル織物は従来から要望が多いものである。
このようなパイル織物を用いて使い捨て型(使い捨て作
業着、使い捨ておむつ等)や非使い捨て型(パンツ、ド
レス、ブラウス、スウェットスーツその他のスポーツウ
ェア等)の様々な被服を容易に製造することができると
いう事実によってこの要望は持続した。さらに、そのよ
うな織物は、例えば、椅子張り、ドラペリー、ライナ
ー、防音材料にも用いることができる。
ある状況の下では、パイル織物の価値はその密度(繊
維材料はこの密度をもって基部に付着している)やその
柔軟性、弾性に関係する。高密度の繊維パネル物質を有
するパイル織物は一般的に大きな表面テキスチャーを有
し、ひいては大きな市場価値を有している。
パイル織物は、例えば繊維または繊維束に代表される
繊維材料を基部に付着させることによって製造される。
繊維は、例えば機械的針縫いのような方法を用いて基部
に組み込まれる。ある場合には、パイル織物はフロック
技術を用いて基部の表面に繊維を接合させることにより
形成される。あるいは、パイル織物は紡績糸(yarn)や
加工糸(thread)のような繊維束を基部にタフトまたは
ステッチ結合することによっても形成される。
高密度の接着繊維材料を有するパイル織物は見た目が
良く、また手ざわりも心地よいものであることが多い
が、このようなパイル織物は堅いため柔軟性が要求され
るようなものには不適当である。例えば、堅く柔軟性の
ない織物は着衣者にはなじみにくく、またある種の衣服
や椅子張りにも不向きである。
パイル織物を機械的針縫いの方法を用いて繊維材料を
基部に接着することによりつくる場合、繊維材料が基部
に接着している際の密度は機械針縫いの間隔による制限
を受ける。繊維材料が基部に接着する際の密度は、繊維
材料および基部を機械的針縫い装置に数回通すことによ
り増大させることができる。しかしながら、数回通すこ
とにより繊維材料は非常にからみあった状態になり、こ
れはほとんどの場合、嵩が小さくまた本質的には非弾性
である。この繊維材料の弾性を回復させるためにからみ
合いを伸長させる方法を用いることもできるが、この方
法を用いるとその繊維材料の強度や耐久性が減少する。
編織布繊維の不織布ウェブを弾性基部に間隔をあけて
機械針縫いすることによって弾性ラミネート材料を形成
することもできる。この弾性ラミネート材料の一例が米
国特許第4,446,189号に示されている。この米国特許で
は、不織編織布層と弾性材料層とが重ねられ、ニードル
パンチされており、布層を弾性材料層に接着させてい
る。ニードルパンチは複数の位置においてなされ、各ニ
ードルパンチの位置は隣接のニードルパンチの位置から
所定の長さだけ隔たっている。ニードルパンチ層は少な
くとも一つの方向に形成され、弾性層と結合していない
部分において不織編織布層を永久的に伸長させる。重ね
合わされた層は緩むことが可能になり、このため弾性層
はほぼ元の長さに戻り、伸長した不織編織布の嵩はニー
ドルパンチ位置の間において大きくなる。
水圧を用いてからみ合った弾性不織布は、弾性基部を
予めつくってある繊維ウェブと水圧を用いてからみ合わ
せる前に、少なくとも一方向に弾性基部を伸長させるこ
とによりつくられる。水圧からみあい弾性布は米国特許
第4,775,579号に示されており、これは、予めつくって
ある木パルプのウェブと吸収性ステープル長さ繊維を水
圧下でからませるよりも前に、弾性溶融吹付連続フィラ
メントウェブを少なくとも一方向に伸長させることによ
りつくることができる。
〔定義〕
「弾性材料」の語は以下のような材料を意味する。す
なわち、付勢力を加えると伸長して原長の少なくとも12
5%まで伸び、付勢力を解除するとその伸びた分の少な
くとも40%が回復するものをいう。仮想的な例を挙げる
と、1インチのサンプルが少なくとも1.25インチまで伸
長し、1.15インチを超えない長さにまで回復するような
場合である。弾性材料の多くは原長の125%以上、例え
ば400%またはそれ以上まで伸長するが、これらの材料
の多くは引張力を解除するとほぼ原長、例えば原長の10
5%以内の範囲に復帰する。
「非弾性材料」の語は「弾性材料」の範囲から外れる
材料を指す。
「回復」とは、材料が引張力を受けて伸長した後に引
張力の解除により収縮することをいう。例えば、原長1
インチの材料が50%伸長して1.5インチになったとする
と、この物質は50%(0.5インチ)伸長したことにな
り、原長の150%の伸長長さを有することになる。この
例における伸長した材料が収縮する場合には、引張力の
解除の後、この材料は1.1インチまで回復し、伸び0.5イ
ンチの80%(0.4インチ)が回復したことになる。回復
率は次式で表される。
〔(最大伸び長さ−最終サンプル長さ) /(最大伸び長さ−初期サンプル長さ)〕×100 「伸び百分率」の語は引張試験時における弾性材料の
相対的な伸びを表す。伸び百分率は引張試験器、例えば
「インストロンモデル1122ユニバーサル試験器(Instro
n Model 1122 Universal Testing Instrument)」を用
いて求められる。伸び百分率はサンプルの伸長後の長さ
と初期長さとの差をサンプルの初期長さで徐した値とし
て表される。すなわち、 伸び百分率=〔(伸長後の長さ−初期長さ)/ (初期長さ)〕×100 「不織ウェブ」とは個々の繊維または加工糸が中間に
組み込まれているが、それらが同一とは見えないよう
に、また反復しないように組み込まれている構造をい
う。従来は、不織ウェブは様々な方法、例えば溶融吹付
法、紡ぎ結合(Spunbond)法、結合カードウェブ(bond
carded web)法等によりつくられてきた。
「シート」とはフィルム、あるいは不織ウェブのいず
れかの層を指す。
「溶融吹付繊維」とは以下のようにして形成された繊
維を指す。溶融した熱可塑性物質を複数の細い(通常は
円形の)ダイ毛細管を通して押し出し、押し出した溶融
加工糸あるいはフィラメントを高速気体(例えば、空
気)の流れの中に送り込み、溶融熱可塑性物質のフィラ
メントを細くしてその直径を減少させる。微小繊維直径
まで減少させてもよい。その後、溶融吹付繊維は高速気
体の流れによって運ばれ、集積表面上に堆積し、溶融吹
付繊維がランダムに分散したウェブが形成される。この
ような方法は、例えば米国特許第3,849,241号に示され
ており、この米国特許は本件明細書においても参照とし
て組み込まれている。
「微小繊維」とは平均直径が約100ミクロンより大き
くない小直径の繊維を指す。例えば、平均直径が約0.5
〜約50ミクロンのものを指す。より詳細に言えば、微小
繊維は平均直径が約4〜約40ミクロンである。
「紡ぎ結合繊維」とは、溶融熱可塑性材料をフィラメ
ントとして紡糸口金の複数の細い、通常は円形の毛細管
から押し出すことにより形成した小直径の繊維である。
この場合の紡糸口金は押し出すフィラメントと同じ直径
を有し、この直径は急激に減少していく。例えば、抽出
機あるいは他の公知の紡ぎ結合機械が用いられる。紡ぎ
結合不織ウェブの製造については、例えば米国特許第4,
340,563号および米国特許第3,692,618号に図示されてい
る。これらの米国特許は参照として本件明細書にも組み
入れられている。
「増加したパイル密度」とは、弾性シートに接着した
繊維または繊維束のような繊維材料からなるパイルを指
す。この場合の弾性シートは少なくとも一方向に伸びて
いるため、弾性シートの回復の際には、繊維材料は弾性
シートの回復前よりも近接して位置している。弾性シー
トが回復するときには、繊維材料は一般的には約10〜約
300%、例えば約25〜約100%、弾性シートの回復前より
も相互に近接して位置する。繊維材料がより近接して位
置することに対して影響を与える要因としては、例え
ば、繊維または繊維束が弾性シートに接着している間に
弾性シートがその長さに維持されるときの伸び、弾性シ
ートの収縮力、弾性シートに接着している繊維または繊
維束の物理的な近接度および/または大きさ、弾性シー
ト内に組み込まれた繊維または繊維束が占める容量など
がある。
「増加したパイル密度の複合弾性材料」とは、少なく
とも一つの弾性シートと、繊維(例えば、合成繊維、天
然繊維、あるいはモノフィラメントストランド等)また
は繊維束(例えば、紡績糸、加工糸、あるいはマルチフ
ィラメント等)のような繊維材料とを備える弾性材料を
指す。これらの繊維または繊維束は弾性シートからほぼ
垂直な方向に突出しており、繊維材料の堆積をなしてい
る。この繊維材料は相互にほぼ平行なストランドあるい
はループの形状をなしている。弾性シートと繊維材料と
は、繊維材料を弾性シート内に挿入するか、あるいは繊
維材料を弾性シート上に接着させることによって、ほぼ
結合しており、これにより上述の増加したパイル密度を
有する複合弾性材料を形成している。繊維材料の弾性シ
ートへの挿入は、例えば機械的針縫い、ステッチボンド
法、マリポール(malipole)ステッチボンド法、および
タフトなどの方法を用いて行われる。繊維材料の弾性シ
ートへの接着は、例えば静電フロッキング法を用いて行
われる。
「超吸収体」とは、4時間液体の中に浸し、最大約1.
5psiの圧力をほぼ全ての液体に作用させた状態を保った
ときに、吸収物質1グラム当たり少なくとも10グラムの
水状液体(例えば、水)を吸収することができる吸収物
質をいう。
「ポリマー」には一般的にホモポリマー、コポリマー
が含まれる。例えば、ブロック、グラフト、ランダムお
よび交互コポリマーやターポリマー等、それらの混合
物、および改良物が含まれる。ただし、これらに限定さ
れるものではない。さらに、特に限定されていない限
り、「ポリマー」の語はその物質の全ての可能な幾何体
をも含む。これらの幾何体にはアイソタクチック、シン
ジオタクチックおよびランダム対称体も含まれる。ただ
し、これらに限定されるものではない。
「・・・・から本質的になる」の語は対象となってい
る化合物、あるいは生産物の所望の特性に大きな影響を
与えない他の物質の存在を排除するものではない。この
種の物質の例としては、これらに限定されるものではな
いが、顔料、酸化防止剤、溶剤、安定剤、界面活性剤、
蝋、流れ促進剤、微粒子その他の化合物の処理性を高め
る物質がある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上述の問題を解決するため、増加したパイル
密度複合弾性材料の製造方法を提供する。この製造方法
は、少なくとも一つの弾性シートを伸長するために張力
を与える過程と、弾性シートが伸長されている状態に維
持されている間に、繊維材料が弾性シートから押し出さ
れパイルを形成するように繊維材料を弾性シートに接着
する過程と、弾性シートの回復によって接着した繊維材
料が相互に近接して位置するように張力を解除する過程
とからなる。
例えば、弾性不織ウェブのような弾性シートは少なく
とも約15%、例えば約20〜約400%伸長され、例えばス
テープル繊維のカードバットである繊維材料が弾性シー
トに接着している間において伸長している状態に維持さ
れる。繊維材料は、例えば、機械的針縫い、ステッチボ
ンド法、マリポールステッチボンド法、タフト法等を用
いて弾性シートに挿入することによって弾性シートに接
着される。挿入された繊維物質と弾性シートとの間にお
ける接合は、さらに、圧力感応型接着性弾性シートを用
いることにより、あるいは熱結合剤を用いることにより
行われる。熱結合剤は、低融点のシースおよび高融点の
コア、あるいは低融点の繊維と高融点の繊維との混合物
を有するバイコンポネートンまたはマルチコンポーネン
ト繊維の形状をなしている。熱結合剤は弾性シートにの
み用いてもよく、あるいは繊維材料と弾性シートの双方
に用いてもよい。あるいは、繊維材料は例えば、静電フ
ロッキング法その他の方法を用いて弾性シート上に接着
することにより接合してもよい。
上述の方法を用いて、少なくとも一つの弾性シート
と、この弾性シートから突出してパイルを形成している
非弾性繊維材料とを含む増加したパイル密度の複合弾性
材料が形成される。この増加したパイル密度の複合弾性
材料は、接合した繊維材料が弾性シートから少なくとも
約1mm突出してパイルを形成するようにつくることもで
きる。例えば、接合した繊維材料は約1.5mmから約3mm以
上の範囲で突出するようにすることもできる。
弾性シートとしては弾性フィルムあるいは弾性不織ウ
ェブを選択する。例えば、弾性結合カードウェブ、弾性
紡ぎ結合ウェブ、あるいは溶融吹付繊維の弾性ウェブを
選択する。弾性不織ウェブが溶融繊維を含む場合には、
溶融繊維は溶融微小繊維を含むようにすることができ
る。弾性不織ウェブは多層、例えばマルチプル紡ぎ結合
層および/またはマルチプル溶融吹付層とすることがで
きる。
弾性シートは、例えば、弾性ポリエステル、弾性ポリ
ウレタン、弾性ポリアミド、エチレンと少なくとも一つ
のビニルモノマーの弾性コポリマー、および弾性A−B
−A′ブロックコポリマー(AとA′は同一のまたは異
なる熱可塑性ポリマーであり、Bはエラストマーポリマ
ーブロックである)の中から選択した弾性ポリマーから
なる。エラストマーポリマーにポリオレフィンを混合し
て弾性シートが不織押し出し法を用いて製造される場合
の化合物の処理性を向上させることもできる。エラスト
マーポリマーに混合されるポリオレフィンには、例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリブチレン
が含まれ、これらにはポリエチレンコポリマー、ポリプ
ロピレンコポリマーおよびポリブチレンコポリマーが含
まれる。ポリオレフィンに代えて、あるいはポリオレフ
ィンとともに他の物質を用いてもよい(例えば、低分子
重量の炭化水素樹脂および/または鉱物油)。
繊維材料は非弾性繊維または非弾性繊維束とすればよ
い。繊維は非紡ぎウェブあるいは繊維バット、例えばス
テープル繊維のカードバットあるいはルース溶融吹付繊
維のウェブの形とすることができる。ステープル繊維
は、例えば約0.5〜約20デニール、および、例えば約0.5
〜約6インチの平均長さを有する。繊維材料が繊維束で
ある場合には、それらは、例えば、紡績糸、加工糸ある
いはマルチフィラメントストランドとすることができ
る。
繊維材料には天然繊維を用いることもできる。例え
ば、繊維材料は綿、ウールあるいはガラス繊維などの植
物、動物あるいは鉱物繊維などである。繊維材料には人
造繊維を用いることもできる。例えば、再生セルロー
ス、あるいは合成ポリマー繊維である。さらに合成ポリ
マー繊維にはナイロン、ポリエステル、コポリマー、ポ
リプロピレンコポリマー、およびポリブチレンコポリマ
ーからなる繊維が含まれる。
〔実施例〕
第1図には増加したパイル密度の複合弾性材料を形成
する方法10が概略的に示されている。
弾性シート20は供給ロール22から巻き解かれ、供給ロ
ール22が矢印Aの方向に回転すると矢印Bの方向に進
む。弾性シート20は、スタックローラー28、30からなる
S型ロール機構のニップ24を通過する。
弾性シート20は公知の不織押し出し方法、例えば溶融
吹付法あるいは紡ぎ結合法等により形成してもよい。弾
性シート20は最初供給ロール22に蓄えられることなくニ
ップ24を直接に通過する。
繊維材料40の層は供給ロール42から巻き解かれ、供給
ロール42が矢印Cの方向に回転すると矢印Dの方向に進
む。繊維材料40の層は弾性シート20の上に折り重なるよ
うにアイドラローラー44を通過する。繊維材料40は押し
出し方法、例えば溶融吹付方法あるいは他の繊維形成方
法、例えばカード法を用いて形成してもよく、供給ロー
ル42に最初蓄えられることなく弾性シート20上に重ねら
れる。一般的には、繊維材料40は繊維の非結合ウェブの
形状をなしている。例えば、繊維のカードウェブ、ある
いはルース繊維の層などである。これらはキャリアシー
トの上に直接に堆積し、ルース繊維を弾性シート20に移
送するものである。
回転方向の矢印Bに示すように、弾性シート20は逆S
字型通路をなしているS型ロール機構26のニップ24を通
過する。S型ロール機構を始点として弾性シート20は、
この弾性シート20と繊維材料40の層の双方がともに第一
駆動ローラー機構52のニップ50を通過するように繊維材
料40の層に重ねられる。S型ロール機構26の各ローラー
の周速度は第一駆動ローラー機構52の各ローラーの周速
度よりも小さくなるように制御されているので、弾性シ
ート20はS型ロール機構26と第一駆動ローラー機構52の
ニップ50との間においてぴんと張られる。ローラー間の
速度差を調節することによって、弾性シート20が所望の
量だけ伸長するように張ることができる。繊維材料40の
層もまたS型ロール機構26のニップ24を通過し、S型ロ
ール機構26と第一駆動ローラー機構52との間において弾
性シート20とともに伸長する。
弾性シート20は一定の伸長状態を維持される。第二駆
動ローラー機構70の各ローラーの周速度は第一駆動ロー
ラー機構52の各ローラーの周速度とほぼ同じとなるよう
に制御されているので、弾性シート20と繊維材料40が繊
維接着装置60を通過することにより、繊維材料40は伸長
している弾性シート20に接着される。第二駆動ローラー
機構70を通過した後、繊維材料40とともに弾性シート20
を伸長させていた張力は解除され、弾性シート20の回復
によって接着している繊維材料40はより緊密に接着し、
増加したパイル密度の複合弾性材料75が形成される。複
合弾性材料75は巻き上げロール80に巻きとられる。
繊維材料40が接着されている弾性シート20を伸長させ
る方法として他の方法を用いることもできる。例えば、
幅出し機あるいは横方向に伸長させる他の機械である。
これらは弾性シートを一または二以上の他の方向に、例
えば縦方向と横方向の両方向に伸長させる。
一般的には、エラストマーシートを形成している樹脂
または同樹脂を含む混合物がエラストマー不織ウェブま
たは繊維を形成する際に用いられる。例えば、弾性シー
トは一般式A−B−A′で表されるブロックコポリマー
からつくられる。A及びA′はそれぞれポリその他のス
チレン成分を含む熱可塑性ポリマーエンドブロックであ
り、Bは共役ジエンまたは低級アルケンポリマーその他
のエラストマーポリマーミッドブロックである。
弾性シート20は、例えば、シェル・ケミカル社(Shel
l Chemical Co.)がクレイトンG(KRATON G)の商標の
下に販売している(ポリスチレン/ポリ(エチレン−ブ
チレン)/ポリスチレン)ブロックコポリマーからつく
られる。このようなブロックコポリマーの一つとして、
例えば、クレイトンG−1657がある。
弾性シート20をつくるためのエラストマー材料の他の
例としては、例えば、B.F.グッドリッチ社(B.F.Goodri
ch & Co)がエステン(ESTANE)の商標の下に販売して
いるポリウレタンエラストマー材料、リルサン社(Rils
an Company)がピーバックス(PEBAX)の商標の下に販
売しているポリアミドエラストマー材料、デュポン社
(E.I.Dupont De Nemours & Company)がハイトレル
(HYTREL)の商標の下に販売しているポリエステルエラ
ストマー材料がある。ポリエステル弾性材料からつくっ
た弾性シートの組成は、例えば、米国特許第4,741,949
号に示されており、同米国特許は本件明細書にも参照と
して組み入れられている。弾性シートはエチレンの弾性
コポリマーと少なくとも一つのビニルモノマー、例え
ば、ビニルエステルモノマー、不飽和脂肪族モノカルボ
ン酸またはそのような不飽和モノカルボン酸のアルキル
エステルからつくることもできる。これらの弾性コポリ
マー、およびそれらから弾性シートをつくる方法は、例
えば、米国特許第4,803,117号に示されており、同米国
特許は本明細書にも参照として組み入れられている。
不織押し出し法を用いた場合の処理性を良くするため
に、ポリオレフィンにはエラストマーポリマーを混合さ
せてもよい。ポリオレフィンは、混合されて適当な圧力
上昇と温度上昇の状態におかれたときに、エラストマー
ポリマーと混合した状態で押し出すことができるもので
なければならない。混合ポリオレフィン材料としては、
例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリブチレ
ンがあり、これらにはポリエチレンコポリマー、ポリプ
ロピレンコポリマー及びポリブチレンコポリマーも含ま
れる。特に有用なポリエチレンはU.S.I.化学社(U.S.I.
Chemical Company)がペトロサン(Petrothane)NA601
の商品名の下に販売しているものである(本明細書では
PENA 601またはポリエチレンNA601とも呼ぶことがあ
る。二つまたは三つ以上のポリオレフィンを用いること
もある。エラストマーポリマーとポリオレフィンとの押
し出し可能な混合物としては、例えば、米国特許第4,66
3,220号に開示されているものがある。
弾性シート20は圧力感応型エラストマー接着シートと
することもできる。例えば、弾性材料それ自体を接着性
としてもよいし、あるいは相溶性粘着性樹脂を上述した
押し出し可能なエラストマー材料に付加して、例えば、
弾性シート20を繊維材料40に接合させるのに役立つ圧力
感応型接着剤として作用する弾性シート20としてもよ
い。粘着性樹脂と粘着性が増した押し出し可能なエラス
トマー合成物に関しては、米国特許第4,789,699号に述
べられているような樹脂と合成物に留意されたい。同米
国特許は本明細書においても参照として組み入られてい
る。
エラストマーポリマーと適合し、高処理(例えば、押
し出し)温度に耐え得る粘着付与性樹脂であればいかな
るものも使用することができる。混合材料、例えばポリ
オレフィンやエキステンダー油などを用いる場合には、
粘着付与性樹脂はそれらの混合材料とも適合するもので
なければならない。一般的に言って、水素添加した炭化
水素樹脂は、その温度安定性が良好であることから粘着
付与性樹脂としては好適である。リーガルレッツ(REGA
LREZ)やアーコン(ARKON)Pシリーズの粘着付与剤は
水素添加された炭化水素樹脂の例である。ゾナタック
(ZONATAK)501ライトはテルペン炭化水素の例である。
リーガルレッツ炭化水素樹脂はハーキュルス社(Hercul
es Incorporated)が市販しているものである。アーコ
ンPシリーズ樹脂はアラカワケミカル社(Arakawa Chem
ical(U.S.A.)Incorporated)が市販している。当然の
ことながら、本発明はこれら三つの粘着付与性樹脂を使
用する場合に限定されるものではなく、合成物の他の成
分とも適合し、高処理温度に耐え得る他の粘着付与性樹
脂も使用することができる。
このように、増加したパイル密度の複合弾性材料にと
って有用な圧力感応型エラストマー接着性シートは、例
えば、以下の成分を含む混合物からつくることができ
る。その成分とは、重量%で約40〜約80%のA−B−
A′ブロックコポリマー、重量%で約5〜約40%のポリ
オレフィン、重量%で約5〜約30%の粘着付与性樹脂で
ある。
弾性材料を実質的に強度低下させることなく弾性材料
の粘着性を増すような溶剤を用いることによって、弾性
シート20の粘着度を増加させることもできる。溶剤は、
弾性シート20と繊維材料40が結合した後、弾性シート20
から実質的に蒸発する。
弾性シート20は、また繊維材料40と結合する前に二つ
または三つ以上の個々の密着ウェブを含んでいるような
多層材料とすることもできる。さらに、弾性シート20
は、層のうちの一つまたは二つ以上が弾性および非弾性
の繊維または微粒子の混合物を含むような多層材料とす
ることもできる。後者のタイプの弾性シートの例として
は米国特許第4,209,563号がある。この弾性シートにお
いてエラストマー繊維と非エラストマー繊維とが混合し
て、繊維がランダムに分散している単一の密着ウェブを
形成している。このような複合ウェブの他の例として
は、前述の米国特許第4,741,949号に示されたような技
術を用いてつくったものがある。この米国特許が開示し
ている不織材料は溶融吹付熱可塑性繊維と他の材料との
混合物を含んでいる。繊維および他の材料(例えば、木
パルプ、ステープル繊維、あるいは、一般に超吸収体と
言われるヒドロコロイド(ヒドロゲル)その他の微粒
子)を気体流の中で結合させる。気体流の中には溶融吹
付繊維が流れており、溶融吹付繊維と他の材料とが緊密
にからみあうようになっており、その後、集積機が繊維
を集積して繊維がランダムに分散した密着ウェブを形成
する。繊維材料40は繊維または繊維束である。繊維材料
として繊維を選択した場合には、その繊維は不織材料の
形状とすることができる。例えば、繊維が実質的に結合
しておらず、このため繊維が緩く、弾性シート20に容易
に接着するような不織ウェブの形状である。このような
非結合ウェブまたは繊維のバットは、例えば、ステープ
ル繊維のカードウェブあるいは緩い溶融吹付繊維のウェ
ブとすることができる。
不織ウェブが溶融吹付繊維を含む場合には、その溶融
吹付繊維は微小繊維を含んでいてもよい。溶融吹付繊維
はポリマー、例えばポリオレフィンを形成している繊維
からつくることができる。不織ウェブにおいて用いるポ
リオレフィンとしては、例えば、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリブチレン、ポリエチレンコポリマー、ポ
リプロピレンコポリマーおよびポリブチレンコポリマー
のうちの一つまたは二つ以上を用いることができる。有
用なポリプロレンとしては、例えば、ハイモント社(Hi
mont Corporation)が商品名PC−973で販売しているポ
リプロピレン、エクソンケミカル社(Exxon Chemical C
ompany)が商品名エクソン3445で販売しているポリプロ
ピレン、およびシェルケミカル社(Shell Chemical Com
pany)が商品名DX5A09で販売しているポリプロピレンが
ある。
繊維材料40は二または三以上の異なる繊維の混合物、
あるいは繊維と微粒子の混合物とすることもできる。こ
のような混合物は繊維及び/または微粒子(例えば、木
パルプ、ステープル繊維、および、一般に超吸収体と言
われるヒドロコロイド(ヒドロゲル)等の微粒子)を溶
融吹付繊維を運ぶ気体流に付加することによりつくるこ
とができる。この結果として、溶融吹付繊維と他の材料
とは緊密にからみあい、かつ、混合し、その後、集積機
が溶融吹付繊維を集積して、前述の米国特許第4,741,94
9号に示されているような溶融吹付繊維と他の材料とが
ランダムに分散している密着ウェブとが形成される。
繊維材料40はステープル繊維、木パルプ繊維またはそ
れらの混合物のバットあるいはウェブの形状としてつく
ることもできる。木パルプ繊維とステープル繊維の代表
的な混合物は重量%で約20〜約90%のステープル繊維
と、約10〜約80%の木パルプ繊維とを含む。
ステープル繊維は約0.5〜約100の範囲のデニールと、
約0.5〜約6インチの範囲の平均長さとを有する。繊維
材料40は天然繊維とすることもできる。例えば、綿、ウ
ール、アスベストなどの植物、動物、鉱物繊維である。
例えば、硬木パルプのような長い天然の繊維パルプを含
むパルプ繊維を用いることもできる。あるいは、繊維材
料40として再生セルロース繊維または合成ポリマー繊維
等の人造繊維を用いることもできる。例えば、繊維はレ
ーヨン、ポリエステル、ポリアミド、およびアクリルの
うちの一つまたは二つ以上とすることができる。ポリオ
レフィンを用いることもできる。例えば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリエチレンコポ
リマー、ポリプロピレンコポリマーおよびポリブチレン
コポリマーのうちの一つまたは二つ以上を用いることが
できる。バイコンポーネントまたはマルチコンポーネン
ト繊維を用いることもできる。例えば、サイドバイサイ
ドかつシースコアバイコンポーネント繊維である。例え
ば、フロッキング法を用いるような場合には微小デニー
ル繊維を用いることもできる。フロッキング法で用いる
繊維の平均長さは最小でも0.75インチである。
前述したように、繊維材料40は、例えば、紡績糸、加
工糸、トワインあるいはマルチフィラメント材料その他
の繊維束とすることができる。繊維は、例えばタフト機
あるいはステッチボンド機などの機械とともに用いられ
る。これらの機械はそれぞれタフト法またはステッチボ
ンド法によって繊維束を伸長した弾性シート20内に挿入
するものである。繊維束を伸長した弾性シート20上に直
接的に堆積させ、その後針縫い作業により繊維束を弾性
シート内に挿入するものではない。
弾性シートに接着している繊維材料の型は、接着して
いる繊維材料40のパイル密度と同様に、増加したパイル
密度の複合弾性材料の基本重量に影響を与える。増加し
たパイル密度の複合弾性材料70は約10〜約150gsmの範囲
の基本重量を有する。
接着した繊維材料40のパイル密度は、例えば、パイル
を形成するために用いた繊維材料の型、繊維材料が弾性
シートに接着している間に維持される弾性シートの伸
び、張力の解除による弾性シートの回復量に依存する。
繊維材料40が繊維である場合には、それらは機械的針
縫いによって弾性シート20に接合させることができる。
機械的針縫いはニードルパンチ機、例えば、アスリン・
アメリカ社(Asselin America,Inc.)が市販しているダ
ウンパンチボード機DS−2E型、アップパンチボード機SM
−4E型、ダブルパンチニードル機DF−4E型等を用いて行
われる。多くの場合に用いられるニードルボードは約30
ニードル/インチ〜240ニードル/インチ以上のニード
ル密度を有している。
弾性シート20がフロッキング法、例えば静電フロッキ
ング、あるいは振動フロッキングによって伸長状態にあ
る間において、繊維材料40の繊維は弾性シート20に接着
させておくこともできる。フロッキング法においては、
基部に対して接着剤が用いられる。そして、繊維は、静
電力または圧縮空気を用いて、あるいは繊維を接着剤上
に置き、基部をビーターバーで振動させて繊維を接着剤
中に押し込むことによって、繊維が接着剤中に植え込ま
れる。柔軟性のある弾性フロック複合材料を所望する場
合には、つけた後も弾性を保っているような接着剤を用
いることを要する。適当な接着剤としては、例えば、ラ
テックスをベースとするフロック接着剤がある。このフ
ロック接着剤としては、例えば、B.F.グッドリッチ社が
「ジオン(Geon)」および「ハイカー(Hycar)」の商
品名で市販している接着剤、ローム&ハース社(Rohm
& Haas Company)が「ロプレックス(Rhoplex)」の商
品名で市販している接着剤、パームサン社(Permuthan
e,Incorporated)が「パームサン(Permuthane)」の商
品名で市販している接着剤がある。これらの接着剤はナ
イフ・コーティング、スクリーン・プリンティングある
いはスプレー噴射によって弾性シート20に付加され、多
くの基部および繊維に接着するような柔軟性のある、弾
性の、粘着性のないコーティングを形成する。
繊維材料40が繊維束である場合には、繊維束は、通常
のタフト装置、例えば、カード−モンロー社(Card−Mo
nroe Corporation)が市販しているタフト機、あるいは
コブル・タフティング・マシン社(Cobble Tufting Mac
hine Company)が市販しているタフト機を用いて、弾性
シート20に接着させることができる。タフト機のニード
ルゲージは約5/32インチ〜約1/20インチの範囲で変化
し、これとともにパイル高さも約5〜約3mmの範囲で変
化する。弾性シートが伸長状態を維持している間にタフ
ト密度は10cm2当たり約39〜約106タフトの範囲で変化す
る。
弾性シート20は、機械針縫いまたはタフトされている
間においては、パンチ針またはタフト針に損傷を与えな
いようにほぼ一定の張力に保たれる。弾性シート20が機
械針縫いまたはタフトされている間において確実に保持
されていないと、パンチ針またはタフト針が弾性シート
20が一様でない運動を行うことによって変形した場合、
曲がるか、あるいは折れてしまう。弾性シート20の保持
は、例えば、機械針縫い装置の前後に配置され、同速度
で回転する一組のニップロールを用いて行われる。増加
したパイル密度の複合弾性材料の均一性を増すため、他
の繊維材料接着方法、例えばフロッキング法において伸
長した弾性シートを均一の張力状態に維持しておくこと
も有用である。
繊維材料40が弾性シート上に接着している間に弾性シ
ート20を伸長させることは繊維接着法にとって有利であ
るとともに、できあがった複合材料にも所望の特性を与
える。この特性には、例えば、増加したパイル密度、弾
性シート内の繊維材料の改良された保留性、弾性材料が
伸長していないときに繊維が接着している同等の弾性複
合材料以上の改良された伸び率がある。さらに、本発明
の方法は機械的針縫いには特に適している。これは、針
縫い機に複数回通すことなく高密度の繊維挿入を達成す
ることができるからである。一般的には、針縫い機に複
数回通すことは繊維のマッティングの原因となり、複合
材料のパイル特性を損なう原因となる。
発明者は特定の作動理論に拘束されるべきではない
が、弾性シートが伸長状態に維持されている間に非弾性
繊維材料を弾性シートに機械的に針縫いすることはでき
あがった複合材料の弾性を改良するものである。なぜな
らば、この方法は弾性シートの伸長しようとする特性を
制限する非弾性繊維材料間における繊維と繊維とのから
み合いを最小にするように思われるからである。
繊維挿入機械、例えば機械的針縫い機、タフト機、あ
るいはステッチボンド機の針縫い密度または針縫い率は
1分間当たりのニードルストローク数またはニードル密
度を増加することなく増加させることができる。これ
は、弾性シートを伸長させ、次いで、その伸長した弾性
シートを繊維挿入装置に通すことによって達成すること
ができる。例えば、2000ストローク/分のニードルスト
ローク率を有し、20m/分の速度で作動するニードルパン
チ機は各針について約100回/mの割合で弾性シートをパ
ンチする。弾性シートが原長の200%まで伸長し(すな
わち、伸び率は100%)、伸長した弾性シートが2000ス
トローク/分の同じニードルストローク率で、かつ20m/
分の同じ速度で処理され、その後、解放されたとする
と、ニードルパンチ機は各針について同様に200回/mの
割合で弾性シートをパンチしているはずである。
針縫い機を用いると、本発明の方法により製造される
増加したパイル密度の複合弾性材料はこれまでの機械針
縫い複合材料(すなわち、基部が針縫いの間においては
伸長しないままでいるもの)よりも大きなパイルを有す
る。そのうえ、従来の水圧絡み合い法、特に多数通過法
を用いると、良好な繊維保留性を有するが、過度に絡み
合うので繊維材料は基部から押し出されてパイルを形成
することができないような繊維材料と弾性基部との合成
物ができあがる。これに対して、本発明の方法を用いる
と、接着した繊維材料は弾性シート表面から少なくとも
約1mm突出して密集したパイルを形成するとともに、所
望の繊維保留性を有する増加したパイル密度の複合弾性
材料をつくることができる。
例えば、弾性シートが約100%伸長し(すなわち、原
長の約200%の長さになる)、繊維材料がこの伸長した
弾性シートに機械的に針縫いされる。この場合、弾性シ
ートがその原長(例えば、挿入した繊維材料の嵩が増す
ため原長の約20〜25%の範囲内)にほぼ回復することが
できるとすると、伸長した弾性シートにおいて1インチ
の間隔があった機械的針縫いの位置は原長に戻った弾性
シートにおいては、0.6〜0.625インチの間隔に収縮す
る。このように弾性シートの回復時に機械的針縫い位置
の間隔が減少すると、複数のパンチ位置において弾性シ
ートに接着している繊維は、パンチ位置間の繊維材料の
長さ(通常「ランナー長さ」として知られている)は一
定のままであるからことから、さらに弾性シートを越え
て拡張する。すなわち、弾性基部上部で、例えば、約0.
25インチ拡張し、弾性シートが伸長するときに、例え
ば、約1インチの間隔を有する二つのパンチ位置で止め
られている繊維は、弾性シートの回復時にはパンチ位置
は約0.6インチの間隔となり、さらに約0.2インチ弾性基
部から拡張する。これは弾性材料の回復時とほぼ同じ距
離である。
増加したパイル密度の複合弾性材料は次の二つの理由
によって低基本重量弾性シートを用いてつくられる。本
発明の方法はパイル繊維が、弾性シートを劣下させるこ
となく、低基本重量弾性シートに組み入れられることを
可能にするからであり、さらに、弾性シートの収縮はパ
イル繊維を低基本重量弾性シート内部に保持ないしはロ
ックすることを促進するからである。
実験例 1オンス/ヤード〔osy〕の基本重量を有し、米国
特許4,707,398号に従ってつくられた伸長していない溶
融吹付アーニテル(ARNITEL)ポリエーテルエステル繊
維を約1.5〔osy〕の基本重量を有する3デニールのポリ
エチレンテレフタレート(PET)のバットに接合させ
る。アーニテルとは、A.シュルマン社(Schulman,In
c.)が市販している溶融処理可能なポリエーテルエステ
ルの商品名である。弾性シートとPET繊維のバットとは
機械的針縫いにより接合される。機械針縫いは、5.4m/
分(92.6ストローク/m)の速度で約500ストローク/分
の割合でアスリン(Asselin)モデルSD351M04ニードル
パンチ機を用いて行われる。このニードルパンチ機は6
列の36RBA針を有するダウンパンチニードルボードを利
用するもので、139ニードル/インチの密度をもって針
縫いを行う。このニードルパンチ機は針(ニードル)の
刺し込み深さが18.4mmに設定されている。この材料につ
いての物理的特性およびグラブ引張試験の結果は後述す
る装置および方法を用いて求められる。物理的特性およ
び引張試験結果は表1の「非伸長」の項に示されてい
る。
1〔osy〕の基本重量を有する溶融吹付ポリエーテル
エステル繊維の同一の弾性シートの一部を縦方向に約26
3%伸長させ、伸長させた状態のまま、同様に縦方向に
約263%伸長させた3デニールのポリエチレンテレフタ
レート(PET)繊維の基本重量1.5〔osy〕のバットに接
合させる。
弾性シートと繊維のバットとはアスリンニードルパン
チ機を用いて非伸長材料の場合と同様のニードルボード
を用いて、かつ同様の条件の下に接合される。ただし、
伸長した材料の機械的針縫いは約850ストローク/分の
割合で、かつ9.2m/分(92.4ストローク/m)の速度で行
われる点が異なる。この材料についての物理的特性およ
びグラブ引張試験の結果は後述する装置および方法を用
いて求められる。求めた値は表1の「伸長」の項に示さ
れている。
本発明に係る方法を用いてつくられたパイル密度が増
加した複合弾性材料は4.9〔osy〕の基本重量を有する。
伸長していない弾性シートを機械針縫いすることによっ
てつくられた複合弾性材料は5.5〔osy〕の基本重量を有
する。パイル密度が増加した材料の基本重量が小さいこ
とは弾性ベースシートの不完全な回復によるものである
と考えられる。また、弾性ベースシートの不完全な回復
は、挿入した繊維材料と、弾性ベースシート内に保持さ
れている繊維材料相互間の空隙の体積に起因するもので
ある。
グラブ引張試験は連邦試験方法基準(Federal Test M
ethod Standard)No.191Aの方法5100にしたがって、幅
約4インチ、長さ約6インチのからみ合い材料のサンプ
ルを用いて行った。サンプルはその両端にある1平方イ
ンチの保持用表現を挟んで保持される。サンプルの試験
はインテレクト(Intellect)II引張試験を用いて行わ
れる。この引張試験機はスイング・アルバート社(Thwi
ng Albert)が市販しているもで、3インチのジョース
パンと、約12インチ/分のクロスヘッド速度とを有す
る。この試験において、ピーク荷重、吸収されたピーク
エネルギ、ピーク伸び率〔%〕、吸収された全エネルギ
および全伸び率〔%〕が求められる。
ドレープ剛性の測定はテスティング・マシンズ社(Te
sting Machines)が市販している剛性試験機を用いて行
った。試験結果はオプションA(カンチレバー試験)に
示された方法を用いるASTM標準試験D1388−64に従って
得られた。
各サンプルの空気浸透性は連邦試験方法基準No.191A
の方法5450に従って求めた。
表1は前述の非伸長機械針縫い複合弾性材料およびパ
イル密度が増加した複合弾性材料に対する基本重量、
嵩、密度、引張試験データ、ドレープ剛性および空気浸
透性を示す。このうち引張試験データは90%信頼レベル
より大きい範囲における荷重、伸び及びエネルギの顕著
な差異を表している。各材料に対する引張荷重及びエネ
ルギ値は各材料の単位重量当たりの引張荷重及びエネル
ギとして表されている。これらの値は各材料の試験値を
その材料の基本重量で除することにより得られる。
このように、本発明は以前の材料に生じていた問題を
解決するパイル密度が増加した複合弾性材料を提供す
る。本発明は特定の実施例に関連して説明したが、この
実施例はあくまでも例示にすぎず、本発明はこれに限定
されるものではない。本技術分野における通常の知識を
有する者であれば本発明の範囲を逸脱することなく多く
の応用を行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は増加したパイル密度の複合弾性材料を製造する
方法の一例を示す概略図である。 〔符号の説明〕 20……弾性シート、22……供給ロール 24……ニップ、26……S型ロール機構 28、30……スタックローラー 40……繊維材料、42……供給ロール 44……アイドラローラー 50……ニップ 52……第一駆動ローラー機構 60……繊維接着装置 70……第二駆動ローラー機構 75……複合弾性材料 80……巻き上げロール
フロントページの続き (72)発明者 ロバート ジョン ロウダー アメリカ合衆国 ジョージア州 30075 ロスウェル メドーグレン トレイル 490 (72)発明者 ジェイ シェルドン シュルツ アメリカ合衆国 ジョージア州 30076 ロスウェル ウッドライン コート 550 (72)発明者 ラジュ ヴェンカタパシー アメリカ合衆国 ジョージア州 30076 ロスウェル クランベリー トレイル 950 (56)参考文献 特開 昭61−132666(JP,A) 特公 昭39−22060(JP,B1)

Claims (23)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも一つの弾性シートに張力を加え
    て伸長させる過程と、 前記弾性シートを伸長させた状態において、繊維材料が
    前記弾性シートから突出してパイルを形成するように該
    繊維材料を前記弾性シートに接合させる過程と、 前記張力を解除し、前記弾性シートの回復によって接着
    した前記繊維材料がより緊密になるようにする過程と、 からなるパイル密度が増加した複合弾性材料の製造方
    法。
  2. 【請求項2】前記繊維材料は前記弾性シートに挿入され
    ることによって前記弾性シートに接合するものであるこ
    とを特徴とする請求項(1)記載の方法。
  3. 【請求項3】前記繊維材料は前記弾性シートに接着され
    ることによって前記弾性シートに接合するものであるこ
    とを特徴とする請求項(1)記載の方法。
  4. 【請求項4】前記繊維材料は機械的針縫い、ステッチボ
    ンディング法およびタフト法の中から選択された方法を
    用いて前記弾性シートに挿入されるものであることを特
    徴とする請求項(2)記載の方法。
  5. 【請求項5】前記繊維材料はフロッキング法を用いて前
    記弾性シートに接着されるものであることを特徴とする
    請求項(3)記載の方法。
  6. 【請求項6】前記弾性シートは少なくとも約15%伸長さ
    せるものであることを特徴とする請求項(1)記載の方
    法。
  7. 【請求項7】前記繊維材料は前記弾性シートから少なく
    とも約1mm突出していることを特徴とする請求項(1)
    記載の方法。
  8. 【請求項8】少なくとも一つの弾性シートと、 該弾性シートから突出してパイルを形成する非弾性繊維
    材料と、 からなり、前記弾性シートを伸長させた状態において、
    前記非弾性繊維材料を前記弾性シートに接合させたパイ
    ル密度が増加した複合弾性材料。
  9. 【請求項9】前記弾性シートは、弾性ポリエステル、弾
    性ポリウレタン、弾性ポリアミド、エチレンと少なくと
    も一つのビニルモノマーとの弾性コポリマー、およびA
    −B−A′ブロックコポリマー(A及びA′は同一また
    は異なる熱可塑性ポリマーであり、Bはエラストマーポ
    リマーブロックである)の中から選択された弾性ポリマ
    ーからなることを特徴とする請求項(8)記載のパイル
    密度が増加した複合弾性材料。
  10. 【請求項10】前記弾性シートは弾性不織ウェブである
    ことを特徴とする請求項(8)記載のパイル密度が増加
    した複合弾性材料。
  11. 【請求項11】前記弾性不織ウェブは、溶融吹付繊維、
    紡ぎ結合ウェブ、および結合カードウェブの中から選択
    されたものであることを特徴とする請求項(10)記載の
    パイル密度が増加した複合弾性材料。
  12. 【請求項12】前記溶融吹付繊維は溶融吹付微小繊維を
    含むことを特徴とする請求項(11)記載のパイル密度が
    増加した複合弾性材料。
  13. 【請求項13】前記弾性シートは圧力感応型エラストマ
    ー接着性シートであることを特徴 とする請求項(8)記載のパイル密度が増加した複合弾
    性材料。
  14. 【請求項14】前記圧力感応型エラストマー接着性シー
    トはエラストマーポリマーと粘着性付与性樹脂との混合
    物からなることを特徴とする請求項(13)記載のパイル
    密度が増加した複合弾性材料。
  15. 【請求項15】前記混合物はさらにポリオレフィンを含
    むことを特徴とする請求項(14)記載のパイル密度が増
    加した複合弾性材料。
  16. 【請求項16】前記弾性不織ウェブは、溶融吹付繊維
    と、木パルプ、ステープル繊維、微粒子および超吸収性
    粒子の中から選択された一つまたは二つ以上のものとの
    混合物からなる複合ウェブであることを特徴とする請求
    項(10)記載のパイル密度が増加した複合弾性材料。
  17. 【請求項17】前記溶融吹付繊維は溶融吹付微小繊維を
    含むことを特徴とする請求項(16)記載のパイル密度が
    増加した複合弾性材料。
  18. 【請求項18】前記繊維材料は、天然繊維、人造繊維、
    紡績糸、モノフィラメントストランドおよびマルチフィ
    ラメントストランドの中から選択されることを特徴とす
    る請求項(8)記載のパイル密度が増加した複合弾性材
    料。
  19. 【請求項19】前記天然繊維は、綿繊維、パイプ繊維お
    よびウールの中から選択されることを特徴とする請求項
    (18)記載のパイル密度が増加した複合弾性材料。
  20. 【請求項20】前記人造繊維は、再生セルロース繊維お
    よび合成ポリマー繊維の中から選択されることを特徴と
    する請求項(18)記載のパイル密度が増加した複合弾性
    材料。
  21. 【請求項21】前記合成ポリマー繊維は、ポリオレフィ
    ン、ポリエステルおよびポリアミドの中から選択される
    ポリマーからなることを特徴とする請求項(20)記載の
    パイル密度が増加した複合弾性材料。
  22. 【請求項22】前記ポリオレフィンは、ポリエチレン、
    ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリエチレンコポリマ
    ー、ポリプロピレンコポリマー、およびポリブチレンコ
    ポリマーの中から選択される一つまたは二つ以上のもの
    であることを特徴とする請求項(21)記載のパイル密度
    が増加した複合弾性材料。
  23. 【請求項23】少なくとも一つの溶融吹付繊維の弾性不
    織ウェブと、 弾性溶融吹付繊維の前記ウェブから突出してパイルを形
    成する非弾性繊維材料とからなり、前記弾性不織ウェブ
    を伸長させた状態において、前記非弾性繊維材料を前記
    弾性シートに接合させ、 原長の少なくとも200%の長さまで伸長することができ
    るパイル密度が増加した複合弾性材料。
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