JP3067757B2 - 複合材料 - Google Patents
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Description
ィルムを不織布に接着した積層品からなる複合材料に関
する。
した積層品からなる複合材料は知られている。フィルム
は製造時に溶融状態で不織布に塗布され、その際不織布
とフィルムを形成するポリマー材料との間に連続的に続
く相互接着が生じる。得られる複合材料は一般に比較的
大きな厚さを有し、水及び水蒸気を通さず、柔軟性が比
較的乏しい。このような複合材料は主としてスーツケー
スの製造で合成皮革として使用される。
題は、比較的良好な柔軟性及び水蒸気透過能とともに僅
かな伸びと比較的大きな強度が生じるように、冒頭に挙
げた種類の複合材料を改良することである。
づき冒頭に挙げた種類の複合材料において、不織布とフ
ィルムが、離間した部位でのみ互いに接着され、積層品
である複合材料を形成した後、それを少なくとも1つの
方向に圧延することによって解決される。従属請求項は
有利な実施態様に関するものである。
布とフィルムを互いに独立に製造して、離れた場所です
なわち離間した部位でのみ互いに接着し、このような性
状の構成物を積層の後に少なくとも一方向に圧延するよ
うにした。こうして積層品の厚さが著しく減少され、し
かもフィルム又は不織布の内部に無秩序な割れが発生す
る危険がなくなる。これによって柔軟性と水蒸気透過能
が大幅に改善される。これと同時に不織布を形成する繊
維にも、フィルムを形成する高分子にも、どちらにも圧
延方向と平行に方位配列の増大が生じ、その方向での相
対的な剛性が高められる。また積層品の平面的拡がりの
著しい増加が生じ、それが面積収量を改善するのでコス
トの点で有利である。
しただけですでに性質が大幅に改善されることが特徴で
ある。当該複合材料は、例えば少なくとも2組の順次続
く圧延ロール対からなる圧延装置を使用して、特に簡単
に製造される。一般には少なくとも5組の順次続く圧延
ロール対からなる圧延装置を使用し、ロール対の回転速
度をそれぞれ僅かだけ増加していくことが好ましい。割
れを回避しつつ最大到達可能な圧延がこうして確実に得
られる。
多くの用途にとって好都合であることが判明した。この
ような圧延を適用することによって、全体として利用可
能な複合材料表面を最大到達可能な圧延値まで近づける
ことが好ましい。
で相異なる物理的性質を有することが好都合であること
が判明した。このような積層品は縦及び横方向に行われ
る圧延を相異なる強さで行うことによって得られる。特
に有利な製品は、横方向の圧延に対して少なくとも30
%、最高で70%超過する縦方向の圧延により得られる。
過能が大幅に改善される。例えば衛生領域での応用にと
って、特におむつカバーの場合、水蒸気透過能がDIN 53
122、環境Bで測定して24時間当たり少なくとも800g/m
2であるように積層品を圧延するならば好都合であるこ
とが判明した。
ルムを互いに結合することもできる。しかし接着剤をて
いねいに塗布し、また塗布により生じる処理は若干の費
用を伴うから、本発明の範囲内では二次接着剤を使用せ
ずに、含まれる層の少なくとも1つを溶融するだけで不
織布とフィルムを互いに離間する溶接帯で結合するとい
う実施態様が好ましい。これによって不織布とフィルム
の相互の結合の品質だけでなく、使用可能状態の材料と
規定通りの使用の際に生じる二次物質との化学的相互作
用も、二次接着剤を使用した場合よりもよりよく制御す
ることができる。このことは特に衛生部門での応用にと
って大きな利点である。
して配列することができる。このような配列で溶接帯は
不織布とフィルムの相互の結合だけでなく、さらに若干
の圧延方向に対する製品の補強をもたらす。この最後に
挙げた効果が特に明瞭に現れるのは、溶接帯自体が直線
状に形成され、まっすぐに走る仮想の線の方向と平行
に、好ましくは連続して形成された線として配列されて
いる場合である。
すならば、2つの層の剥離は起こらない。したがって表
面に摩擦応力が働いても、部材が表面から剥がれて環境
の汚染を生じることはほとんどない。
的にエンドレスフィラメントからなるならば、前述の効
果が特に確実に得られる。しかし少なくとも部分的にス
テープルファイバからなる不織布も一般に使用すること
ができる。
ってよい。このことは溶接性を改善し、特に顕著な事後
の圧延加工を行うことを可能にする。続いて後調質処理
によって不織布に含まれる繊維の結晶化度を増加するこ
とが好ましい。これに関する技術は専門分野で知られて
いる。
的に、特に露出する表面区域で、メルトブロー微小繊維
から構成することができる。微小繊維はミクロン領域の
直径を有する。その結果、繊維密度が十分ならば、粘膜
のように繊細な表面構造が生じる。特に衛生及び医療分
野での応用にとって当該の構造が優れていることが判明
した。
層品に含まれるフィルムがポリプロピレン又はポリエチ
レンからなるならば特に好適であることが判明した。フ
ィルムは完成品で15μm〜60μmの厚みを有する。
に、均一に分散した微小粒子をフィルムが含有するなら
ば好都合であることが判明した。このような微小粒子は
混入した白亜粉末等とすることができる。含有量は60重
量%に達することがある。
合材料でフィルムと不織布がおおむね互いに平行に拡が
るように構成されている。但し当該の材料の製造は、フ
ィルムと不織布の伸び及び弾性を特に互いに適応させる
ことが前提である。
不織布に細かいひだをつけることが好都合であることが
判明した。その場合ひだは相異なる方向に延伸させるこ
とができる。ひだは使用可能状態の複合材料に特に柔軟
な織物状の外観と相応な手ざわりを付与する。
材料及び/又は建築用隔膜の製造に特に有利に使用され
る。これらのすべての分野には特殊な要求があるが、本
発明に基づく複合材料によってこの要求を従来公知の材
料より遥かによく満足させることができる。
材料の部分図を図面に示し、説明を加える。複合材料
は、フィルムを形成する材料の溶融によって、離間した
部位で不織布にフィルムを接着し、続いて二次元的に圧
延したものである。こうして複合材料は、素材に比して
強度が著しく増加するとともに厚さと伸びが比較的減少
する。
複合材料は、フィルム5を不織布7の上に貼り合わせた
ものである。
はポリエチレン又はプロピレンからなる。圧延の際に微
小気孔を形成するために、ミクロン領域の直径の白亜粒
子をフィルムに高密度に充填することが好ましい。フィ
ルム5は不織布から独立に製造し、後で不織布の上に配
列することができるが、選択により不織布の上に直接重
ねて押出すこともできる。
はフィルムの材料に似た種類の材料のステープルファイ
バ又はエンドレスフィラメントから構成することができ
る。不織布はフィルムを被着する前にすでにある程度固
化することができ、それは取扱いを容易にするが、選択
によりフィルムに接着する過程で初めて固化することも
可能である。EN29073-02Aによる測定で、厚み0.05mm〜
1.00mm、面積重量30g/m2〜150g/m2とすることが可能
である。
は、互いに平行に伸びる直線状の溶接帯3の列で互いに
結合することができる。結合を行うためにフィルムを不
織布7の表面に軽く載せ、こうして得た構成物を2本の
互いに接触するカレンダロールのギャップに通す。一方
のカレンダロールは、図1に対応する溶接帯を作るため
の、表面から突出する金属隆起部を有する。積層品がロ
ールギャップを出た後、不織布7とフィルム2のほぼ全
繊維物質が相互に移行し合って溶融されることにより、
溶接帯3の区域に十分に均質の外観を有するように、ロ
ールの線圧力、温度及び回転速度が相互に調整される。
複合材料は結合帯3の区域の大きな剛性と形状安定性が
特徴である。この区域では複合材料は水蒸気を通さな
い。
の縦方向を横切って複合材料に圧延が行われる。このた
めに複合材料は、順次続く少なくとも2組の圧延ロール
対の間を通過する。圧延ロール対は順次増加する速度で
操作され、通過する複合材料に増加する圧延をもたら
す。その際複合材料に伝達される力はとりわけフィルム
5の圧延と塑性変型を生じ、ポリマー材料中に含まれる
白亜粒子が表面から剥離し、その結果ポリマー材料に微
小気孔が形成される。それによって複合材料の水蒸気透
過能が著しく改善され、それが衛生部門での使用を促進
する。
に延伸し、又は上記の実施形態と異なる形状、例えば点
状構造又は任意の他のパターンを有することもできる。
圧延過程で加えられる力が、溶接帯3の縦方向と正しく
平行な方向に働かせることができないということが重要
である。なぜなら平行な方向に力が伝達されると、溶接
帯の内部に割れの発生の恐れがあるからである。したが
って線列が縦横に配列されるようなワッフルの模様のよ
うに溶接帯3を形成するときは、例えば複合材料の表面
に垂直に作用する空気又は発泡プラスチッククッション
を使用して、圧延に必要な力を複合材料の表面に対して
垂直に複合材料に伝達する一方、複合材料自体を結合帯
3の列で機械的に支持し、この区域の変形を阻止するこ
とが必要である。元の場所に戻って配列された支持面に
よりこの区域を補助的に支持する、このような方法で
は、支持帯の間にある区域の伸びを所定の値に制限し、
伸び過ぎや損傷を防止することができる。
めに必要な力を複合材料の縦方向とおおむね平行に伝達
する実施態様が好適である。大規模工業生産の領域で
は、このような方法は取扱いが遥かに簡単である。図2
に示す実施例ではすべての部分区域で結合帯3は一様な
圧縮度を有する。結合帯は切れ目なく形成され、複合材
料の全幅に伸びている。結合帯は複合材料の縦方向を横
切って延伸することができるが、縦方向と平行に又は任
意の角度8をもって延伸することもできる。波形の形状
で延伸する切れ目のない線列又は任意の他の延伸の具合
を有する線も採用することができる。しかし重要なの
は、直線状に延伸する切れ目のない溶接帯が直接結合さ
れることによって、複合材料の2点の間で圧延が行われ
ないことである。
料の縦方向との間に約45°の角度を挟む平均傾度で波形
に形成された複合材料の平面図を示す。含まれる不織布
は圧延の後にフィルムより大きな弾性復元能を有する。
これを図4に略示する。不織布は緊張緩和の後、未結合
区域即ち隣り合う結合帯3の中間域が収縮して大きさが
相応に縮小する。予め同じく圧延された白亜充填フィル
ム5は依然として圧延に起因する微小気孔構造を有する
が、不織布に比して比較的不良な復元能を有する。その
ため結合帯3の中間域には、結合帯3とフィルム5と不
織布7との間にトンネル状の通路4が形成される。これ
によって複合材料の柔軟性、ドレーピング性及び形状順
応性が著しく改善される。
る。
使用してポリプロピレン・エンドレスフィラメントのウ
エブを作り、スクリーンベルト上に配列する。ウエブは
60g/m2の重量を有する。指向性を持つ空気流による不
織布形成のフィラメントの個々の伸張は、フィラメント
の配列のために技術的に正しく必要な最小限だけ行われ
る。実質上未延伸のポリプロピレン・スパンボンド不織
布の個々のフィラメントは4.5dtexの繊度を有する。縦
横比3/2の平均配向が生じるようにして、個別フィラメ
ントを配列する。
状低密度ポリエチレン(LLDPE)のフィルムを、幅の広
い細長い切れ目のノズルであるシートダイスにより未固
化のスパンボンド不織布上に直接重ねて押出す。充填材
は平均粒度1μmの白亜粉末からなる。50重量%の量の
白亜粉末が溶融物に含まれており、均一に分散される。
こうして形成されて不織布の上に配列されたフィルムの
面積重量は75g/m2に達する。
ン付きのスチールロールと平滑なスチールロールの間で
カレンダ掛けすることによって、互いにパターン状に溶
接される。その際フィルムを担持する側はパターン付き
ロールと接触し、実質上未延伸のスパンボンド不織布の
側は平滑ロールと接触する。平滑ロールの温度は145
℃、パターン付きロールの温度は125℃に達する。
に整列された交互順の隆起部と凹陥部からなる。隆起部
はロールの全幅にわたり横棒のように連続的に伸びる直
線状の突縁である。突縁は1.80mmの高さと3.20mmの幅を
有する。その端面はロール表面の25%、したがって理論
的に到達可能な接着面の25%を占める。材料を傷つける
切り込み作用を回避するために、突縁の縁は僅かに丸み
を帯びている。
ダを通過すると、面積重量75g/m2の鉱物充填フィルム
被覆は突縁の作用区域でエンドレスフィラメント不織布
に緊密に溶接される。溶接帯を光学的に計測すると、接
着面を示す平面部分は、全体の面積に対して理論的に予
想される25%の値でなく、21.8%であることが明らかに
なった。
離は無破壊では不可能である。78.2%の残余の面の内部
では被覆材と不織布の間の境界面の分離は可能であるに
しても、隣り合う溶接帯の間隔が10mmと僅かなので治具
に挟み込むことができず、引張試験機で定量的に測定す
ることはできない。
うに温度67℃でロール圧延装置により縦方向に圧延す
る。圧延操作の終りに圧延の前の幅に比して9%の幅収
縮と、縦方向に185%の延長が生じる。その結果、全体
で(2.85×0.91−1)×100=159.35%の面積増加とな
る。圧延品の面積重量は135g/m2から52.05g/m2に減少
する。
(WDD)をDIN 53122、環境B即ち38℃、乾燥剤として塩
化カルシウムを使用して相対湿度90%の条件下で測定し
た。結果は次の通りであった。
で、圧延品のピンホールを検査した。このために寸法15
×15cmの試験片をやや大きな寸法の4重の吸取り紙の上
に、被覆側を上にして置き、赤く着色したイソプロパノ
ールを合計20か所でピペットにより滴下した。赤い液が
吸取り紙に浸透した所はどこもなかった。したがって圧
延品にはピンホールが無いとみなされる。
に換算した。その際意外なことに繊維径が1.3〜2.5dtex
の範囲で変動し、算術平均値が1.7dtexであることが確
認された。
未延伸のポリプロピレン・スパンボンド不織布に重ね
て、重量78g/m2の白亜充填溶融コンパウンドを押出し
た。
ポリエチレン(LLDPE)、7重量%の軟化点94℃の炭化
水素ベースの接着助剤及び50%の平均粒径1μmの白亜
粒子からなる。
は、実施例1ですでに述べたロール対で行われる。平滑
ロールの温度はやはり145℃、パターン付きロールの温
度は93℃である。
にロール式圧延装置により縦方向に温度62℃で圧延す
る。圧延操作の終りに圧延の前の幅に比して12%の幅収
縮と元の長さに比して235%の延長が生じるから、全体
で(3.35×0.88−1)×100=194.8%の面積増加に相当
する。圧延品の面積重量は圧延操作によって138g/m2か
ら46.8g/m2に減少する。
(WDD)をDIN 53122、環境B即ち38℃、乾燥剤として塩
化カルシウムを使用して相対湿度90%の条件下で測定し
た。結果は次の通りであった。
きなかった。
xに達した。
によるエラストマーLLDPEの繊度4.80dtexのエンドレス
フィラメント55g/m2を、指向性の空気流により実施例
1で述べた方法にしたがって平面構成物としてベルト上
に配列した。このエラストマーLLDPEの系列から比密度
が0.93g/cm3と極めて高い、したがって膨張能が極めて
小さいタイプを選んだ。
限られたエラストマー性を有するエンドレスフィラメン
トの平面構成物に重ねて押出した。2つの層の細道状に
形成された溶接帯は、図1に示すのと同様に、カレンダ
ロールのギャップで実施例1に示した方法と同様の方法
で製造した。パターン付きロールの温度は125℃、平滑
ロールの温度は109℃である。細道状のロール隆起部は
実施例1と対照的に、横方向に対して30°の角度で又は
機械の主方向に対して60°の角度で、かつ互いに平行に
方向づけられた棒状の溶接部分をもたらす。
縦方向に元の長さの2.05倍に、25%の幅損失で圧延す
る。次に横方向に縦圧延の前の幅の1.3倍に圧延する。
これは2 .66倍への総平面圧延(又は1.66倍の面積増加)に相当
する。
比して2.24倍の面積に弛緩している。これは圧延の後の
緊張状態の面積に比して16%の面積損失に相当する。弾
性スパンボンド不織布担体7は弛緩の後に平滑な下面と
湾曲した隆起の微小気孔被覆とを有し、この隆起は溶接
部の間のトンネル状の自由空間4により不織布7から隔
てられている。このため予め不織布7を濡らした後も、
フィルム5の上側は常に温かい乾いた感触を与える。ま
た実施例3によって得たパターンは、実施例1及び2に
よる2つの対照例より柔らかでドレーピング性が優れて
いる。
とはできなかった。
水蒸気透過能は1210g/m2と判明した。
布(7)にポリマー材料のフィルム(5)を接着した積
層品(1)からなる複合材料であって、不織布(7)と
フィルム(5)が隔離した部位(3)でのみ互いに接着
され、積層品(1)を形成した後、少なくとも1つの方
向に圧延されることを特徴とする。このような構成の複
合材料は、比較的良好な柔軟性及び水蒸気透過能ととも
に僅かな伸びと比較的大きな強度を備える。
状に延伸するように形成され、互いに平行に配列されい
る。
に平行に延伸する図2と同様の複合材料の上面図を示
す。
を示す。
Claims (20)
- 【請求項1】不織布(7)にポリマー材料のフィルム
(5)を接着した積層品(1)からなる複合材料であっ
て、 不織布(7)とフィルム(5)が、離間した部位(3)
でのみ互いに接着され、 積層品(1)を形成した後、少なくとも1つの方向に圧
延されていることを特徴とする複合材料。 - 【請求項2】積層品(1)が、縦及び横方向に圧延され
ていることを特徴とする請求項1に記載の複合材料。 - 【請求項3】積層品(1)の縦方向の圧延が、その横方
向の圧延を少なくとも30%超過することを特徴とする請
求項1又は2に記載の複合材料。 - 【請求項4】DIN 53122 環境Bにより測定した、24時間
当たりの水蒸気透過能が少なくとも800g/m2であるよう
に、積層品(1)が圧延されていることを特徴とする請
求項1〜3のいずれか1つに記載の複合材料。 - 【請求項5】二次接着剤を使用しないで、含まれる層
(5、7)の少なくとも1ヶ所を離間した溶接帯(3)
で溶融することにより、積層品(1)が形成されている
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の
複合材料。 - 【請求項6】溶接帯(3)が、実質上圧延方向を横切る
平行線の列として配列されていることを特徴とする請求
項5に記載の複合材料。 - 【請求項7】溶接帯(3)が、直線状に形成されている
ことを特徴とする請求項6に記載の複合材料。 - 【請求項8】層(5、7)が、溶接帯(3)において全
層が一体化されていることを特徴とする請求項1〜7の
いずれか1つに記載の複合材料。 - 【請求項9】積層品(1)に含まれる不織布(7)が、
少なくとも部分的にエンドレスフィラメントからなるこ
とを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の複
合材料。 - 【請求項10】積層品(1)に含まれる不織布(7)
が、少なくとも部分的にステープルファイバからなるこ
とを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載の複
合材料。 - 【請求項11】不織布(7)に含まれるフィラメント
が、実質上未延伸であることを特徴とする請求項9又は
10に記載の複合材料。 - 【請求項12】不織布(7)に含まれるフィラメント
が、後調質処理により増加した結晶化度を有することを
特徴とする請求項9又は10に記載の複合材料。 - 【請求項13】積層品(1)に含まれる不織布(7)が、
少なくとも部分的にメルトブロー繊維からなることを特
徴とする請求項1〜12のいずれか1つに記載の複合材
料。 - 【請求項14】積層品(1)に含まれるフィルム(5)
が、ポリプロピレン又はポリエチレンからなることを特
徴とする請求項1〜13のいずれか1つに記載の複合材
料。 - 【請求項15】微小気孔の形成を促進するために、フィ
ルム(5)が、一様な濃度に分散した微小粒子を含有す
ることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1つに記
載の複合材料。 - 【請求項16】フィルム(5)と不織布(7)が、互い
におおむね平行に拡がることを特徴とする請求項1〜1
5のいずれか1つに記載の複合材料。 - 【請求項17】フィルム(5)及び/又は不織布(7)
に細かいひだがついていることを特徴とする請求項1〜
15のいずれか1つに記載の複合材料。 - 【請求項18】背面被覆として請求項1〜17の少なく
とも1つに記載の積層品(1)を具備する衛生用品。 - 【請求項19】背面被覆として請求項1〜17の少なく
とも1つに記載の積層品(1)を具備する包装材料。 - 【請求項20】背面被覆として請求項1〜17の少なく
とも1つに記載の積層品(1)を具備する建築用隔膜。
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