JP3262803B2 - 溶融紡糸された多成分熱可塑性連続フィラメント、それから形成された製品、及びそのための形成方法 - Google Patents

溶融紡糸された多成分熱可塑性連続フィラメント、それから形成された製品、及びそのための形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は多成分ファイバ、これらのファイバを形成し
スプリットする方法、ファイバから形成された製品、及
びこれらの製品の形成方法に関する。
発明の背景 Hillsの米国特許第5162074号明細書は、種々の構成の
スプリット可能な多成分ファイバの溶融紡糸及び溶解紡
糸に適すると言われるスピンパックを開示している。
スピンパックは薄金属配分器プレートを有し、このプ
レートの中に配分流路が、正確に形成され密に詰めこま
れた流路構成を実現するために機械加工されるのではな
くエッチングされている。配分流路は、重合体流が配分
器プレート表面に沿って、スピンパックを貫流する正味
流に対して横断方向で流れるために配置されているエッ
チングされた浅い配分チャネルを含む。重合体は、配分
器プレートを貫通してエッチングされている配分開口を
通過して、スピナレットプレートの中の開口に到達す
る。配分器プレートは使い捨てであり、溶融紡糸又は溶
解紡糸により種々の構成の多成分ファイバを押出す経済
的押出し方法を適すると言われている。
Hillsのエッチングされた配分器プレートは、１つの
マイクロファイバ当り0.1デニールのマイクロファイバ
ステープルであり、各マイクロファイバがただ１つの重
合体成分を有するスプリット可能な多成分ファイバから
の形成を容易にすると説明されている。互いに弱くボン
ドするために選択された市松模様パターンで押出された
重合体は、機械加工又は高圧水噴射により複数のマイク
ロファイバに分離されると説明されている。代替的に多
成分ファイバは、溶解されない重合体成分のマイクロフ
ァイバを残して成分のうちの１つを溶解するために溶剤
により処理されることが可能である。
ナイロン及びポリエステルが、マイクロファイバステ
ープルを形成するために提案され、典型的には１つの成
分の溶剤による溶解以外にはスプリット可能でない外装
・コアファイバのいくつかの例が示されている。並列で
「セグメント化されたパイ」において、２成分ファイバ
構成のいくつかの変形が、ファイバを機械加工にかける
ことによりスプリット可能であると説明されている。
Hills明細書は、延伸、叩解、及びカレンダリングを
含む２成分ファイバをスプリットする、明細書に開示し
ている機械加工法が以前に提案されたことを認めてい
る。Hillsの使い捨て配分器プレートは、これらの従来
のプロセスに比してより小さいコストでマイクロファイ
バを製造すると説明されている。
Hills明細書に説明されているエッチングされた配分
器プレートは、適切なコストと重合体スループットで種
々の多成分ファイバ構成を形成すると説明されている。
しかし、Hills明細書は、機械加工により多成分ファイ
バから形成されたマイクロデニールファイバの有効な例
を示していない。
Hills明細書に教示されている従来の機械的スプリッ
ト法が、仮にHills明細書に従って形成されたファイバ
をスプリットするために有効であるとしても、ファイバ
を分離するためにゴデットロールでの延伸、叩解、又は
カーディングを含む公知の機械的手段によりファイバを
処理する必要性は重大な欠点であり、これによりファイ
バ紡糸プロセスが複雑かつ高価になり、ファイバが損傷
されるか弱化され、Hillsの発明の有益性が制限される
ことになる。
機械的処理は、紡糸され撚られた及び紡糸されボンド
された連続フィラメント不織布のための溶融紡糸プロセ
スを含むある製造プロセス及び製品にとって、Hills発
明の商業生産的な使用を実質的に妨げる。例えば、紡糸
され撚られた及び紡糸されボンドされた製品は典型的に
は、機械加工ステップ又は高圧水噴流が無い条件下でス
ピナレットを通過して押出され、空気繊細化ステップで
延伸され、収集テーブル表面に置かれる。
発明の要約 この発明は、多成分ファイバでは同一の重合体の領域
と領域との間の接着点が、ゴデットロール、叩解、又は
カーディングを使用してもこれらのファイバをスプリッ
トするファイバ製造装置の能力を大幅に制限するとの認
識を基礎にしている。本発明は、より細いフィラメント
への分離のためのHills明細書に開示している機械的処
理又は高圧水噴流を必要としないスプリット可能なフィ
ラメントを含む溶融紡糸により形成されることが可能で
ある多成分熱可塑性連続フィラメントを提供する。多成
分フィラメントの化学的、機械的、又は電気的特性は、
フィラメントの分離を促進するべく、成分の表面エネル
ギーを制御するために制御される。
本発明のフィラメントは、紡糸され撚られた及び紡糸
されボンドされた不織布から形成された製品を含み、優
れた特性の種々の製品に使用されることが可能である強
度、柔らかさ及びバリヤが増加したサブデニール又はマ
イクロデニールフィラメントを含む。典型的にはマイク
ロデニールフィラメントは、溶融吹込み成形技術を使用
して形成される。溶融吹込み成形プロセスから得られた
マイクロデニールフィラメントは典型的には、比較的小
さい分子重量の重合体で得られる。反対に本発明のマイ
クロデニール連続フィラメントは、低い延伸を有し、典
型的にはスパンボンディングプロセスに関連する比較的
大きい分子重量の重合体から得られることが可能であ
る。
本発明は、２成分又はその他の多成分フィラメントを
形成するためのいくつかの使用可能な技術のうちの任意
のものを使用して溶融紡糸プロセスで適用され、典型的
には、フィラメントをスピナレットから搬送すると共
に、フィラメントを延伸及び繊細化するために、蒸気な
どの空気又はその他のガス状媒体を使用する。また、本
発明はフィラメント加工糸とステープルのためのトウと
の製造にも適用され、この場合、フィラメントは、圧縮
ガスによる処理にかけられるフィラメント加工噴流装置
又はその他の同様の装置を通過して延伸される。
本発明の１つの形態では、中空多成分熱可塑性連続フ
ィラメントを提供する。１つの付加的な形態では中空多
成分熱可塑性連続フィラメントは、１つの中空コアの回
りに交互に配置されているセグメントの形の少なくとも
２つの成分を有する。成分は、所望の場合にはマイクロ
フィラメントを含むより細いフィラメントへのスプリッ
ト（割繊してばらすこと）を促進するために選択され
る。しかし、これらのフィラメントは、スプリット無し
でも又は部分的スプリットだけの場合でも有益である。
本発明の別の１つの形態では、空気又は蒸気を含む圧
縮ガス流の中でフィラメントを練条及び延伸又は繊細化
することにより、又は成分のうちの少なくとも１つの中
に摩擦電気電荷を発生させることにより、又は外部電場
を印加することにより、又はこれらのいくつかあるいは
すべてを組合せることにより、スピナレットから自由落
下してスピナレットから出た際により細いフィラメント
にスプリットされることが可能である多成分熱可塑性連
続フィラメントを提供する。
本発明の付加的な形態は、熱可塑性連続フィラメント
を形成する方法を含む。熱可塑性連続フィラメントを形
成する方法は、スピナレットを通過させて少なくとも２
つの熱可塑性成分を押出して多成分フィラメントを成形
することを含む。多成分フィラメントの少なくとも一部
は、実質的に機械加工又は高圧水噴流が無い条件下でよ
り細いフィラメントにスプリットされる。
スプリットは、押出されたフィラメントを圧縮ガス流の
中を通過させて搬送することにより、又は成分のうちの
１つの中にフィラメントのスプリットを容易にする摩擦
電気電荷を発生させることにより、又は外部電場をフィ
ラメントに印加することにより、又はそれらの組合せに
よりスピナレットからの自由落下の際に達成される。
本発明の付加的な形態では本発明は、本発明のフィラ
メントで形成されることが可能である有益な製品と、こ
れらの製品を形成する方法とを含む。本発明のフィラメ
ントで形成されることが可能である製品は、連続フィラ
メント不織布ウェブ、フィラメント加工糸、及びステー
プルのためのトウを含む。ウェブの単層が紡糸され撚ら
れた及び紡糸され結合されたマイクロデニールフィラメ
ントの存在する不織布ウェブが形成可能である。ウェブ
は、スピナレットの中の１つの共通の毛細管から由来す
る第１及び第２のより細いフィラメントを含む。第１及
び第２のフィラメントのそれぞれは、親多成分フィラメ
ントの少なくとも１つの成分を含む。より細いフィラメ
ントは、単一成分フィラメント及び／又は第１及び第２
の成分が存在するフィラメントを含む。本発明の不織布
ウェブは、単一成分を有する典型的な紡糸され撚られた
及び紡糸され結合されたウェブに比して大幅に増加され
た引張特性、柔らかさ特性、バリヤ特性及び水搬送特性
を有する。
連続フィラメント不織布ウェブは、スプリット可能な
多成分熱可塑性フィラメントを押出して成形し、多成分
フィラメントの少なくとも一部を複数のより細いフィラ
メントにスプリットすることにより形成可能である。ス
プリットは、機械加工又は高圧水噴流が実質的に無い条
件下で達成される。次いで、フィラメントはガス状媒体
流の中を通過して搬送され、ウェブを形成するために収
集表面に置かれる。
連続フィラメント加工糸及びステープルのためのトウ
も同様に形成される。しかし、フィラメント加工糸は典
型的には、糸フィラメント加工噴流装置又はその他の同
様の装置の圧縮ガス流の中で少なくとも部分的にスプリ
ットされる。フィラメントは、ウェブを形成するために
収集表面に置かれるのではなく、糸及びトウを形成する
ために収集される。
このようにして本発明は、フィラメントをスプリット
するために高圧水噴流又は機械加工を使用しないプロセ
スにおいて有益であるようにスプリット可能であり、中
空コアが無い条件下で中空多成分熱可塑性連続フィラメ
ント、多成分熱可塑性連続フィラメントと、これらのフ
ィラメントを形成する方法と、これらのフィラメントか
ら形成された製品と、これらの製品を形成する方法とを
提供する。
図面の簡単な説明 本発明の特徴及び利点のいくつかが説明された。その
他の利点は、添付図面を組合せて本発明の説明を行うこ
とにより明らかになる。
図１は本発明の中空コア多成分熱可塑性連続フィラメ
ントの横断方向横断面図、図２は図１のフィラメントに
類似のフィラメントであるが中空コアが無いフィラメン
トを示す概略図、図３は並列構成での本発明の２成分熱
可塑性連続フィラメントを示す概略図、図４は２成分フ
ィラメントを形成し次いでフィラメントをLurgi管を通
過させて延伸するための溶融紡糸ラインを示す概略図、
図５〜図16は本発明により形成されたフィラメントの例
の種々の画像を示すもので種々のレベルの拡大率での顕
微鏡写真である。
有利な実施の形態の詳細な説明 次に本発明を、本発明の種々の実施の形態を示す添付
図面を参照しながら、より詳細に説明する。
図１は本発明の中空コア多成分熱可塑性連続フィラメ
ント20の横断面図である。図１の多成分フィラメント
は、中空コア26の回りに交互にセグメントの形で配置さ
れている２つの異なる熱可塑性重合体成分22,24の８つ
のパイ状楔形を有する「セグメント化されたパイ」構成
の２成分フィラメントである。同一の成分のいかなる領
域も、中空コアの実施の形態では互いに接触せず、従っ
て同一の成分セグメントの間に接着領域は存在しない。
フィラメントのスプリットが強調されている。
８つより多い又は少ないセグメントが、本発明に従っ
て形成されたフィラメントにおいて形成可能であること
を認識されたい。また、２つ以上の成分が、商業的に実
施可能である限り使用され得ることも認識されたい。
本発明により実施可能であるセグメント化されたパイ
構成の多数の変形が存在する。例としてHillsの米国特
許第5162074号明細書は、図43にセグメント化されたパ
イ構成を示し、図44〜47にその変形を示す。同一の成分
の接着領域を実質的に除去するためにこれらのフィラメ
ント構成のうちのいずれかで形成された適切な中空コア
によりフィラメントは、スピナレットすなわち紡糸口金
を出ると分離することを開始し、前述の方法により完全
に又はほぼ完全に分離されることが可能である。中空コ
アが無い場合の多成分熱可塑性フィラメントの少なくと
も部分的な分離は、以下に説明するように適切な条件下
で発生することが可能である。
各フィラメントの中心の穴は、２成分フィラメント又
はその他の他成分フィラメントを形成する装置に関連し
て、中空コアフィラメントを形成するために設計されて
いるスピナレットオリフィスを使用することにより達成
される。中空コアスピナレットは、単一成分フィラメン
トに関連して当業者には自明である。中空コアにより同
一の成分の楔形の先端が、フィラメントの中心で互いに
接触するのを阻止され、フィラメントがスピナレットを
出る際にフィラメント成分の分離が促進される。
２成分又はその他の多成分フィラメントが形成され、
次いでスプリットされるプロセスの容易さの程度は、い
くつかの要素に依存し、これらの要素には例えば、成分
の混和性、成分の融点の差、結晶化特性、粘度、導電
性、摩擦電気電荷を形成する能力等がある。結晶化特性
の相違点は、異なる成分の結晶化の速度と、成分が結晶
化する程度すなわち別称絶対結晶度とを含む。導電性の
差に起因して、外部から印加される電場に対する成分の
応答が異なり、これにより成分の分離が促進される。
スプリット可能なフィラメントのための重合体成分は
適切な比例関係で選択され、多成分フィラメントのスピ
ニングを可能にし分離の容易性を所望の程度に促進する
融点、結晶化特性、電気的特性、粘度、及び混和性を有
するように選択される。本発明の実施のための適切な重
合体には例えば、ポリプロピレン及びポリエチレンを含
むポリオレフィン、ナイロンを含むポリアミド、ポリエ
チレンテレフサレート及びポリブチレンテレフサレート
を含むポリエステル、熱可塑性エラストマ、その重合
体、及びこれらのいずれかと、スプリットを促進するた
めに重合体、共重合体又はエラストマの表面エネルギー
及び接着特性とを変化させる添加物との混合物がある。
これらの特性には例えば重合体、共重合体、又はエラス
トマの結晶化特性又は電気的特性がある。ポリカーボネ
ート及びポリウレタンも同様に良好に作用することが予
測され、その理由としてこれらの熱可塑性重合体の表面
エネルギーは、ポリエステル及びナイロンと同様に制御
できるからである。
２成分フィラメントの重合体の適切な組合には例え
ば、ポリエステルとポリプロピレン、ポリエステルとポ
リエチレン、ナイロンとポリプロピレン、ナイロンとポ
リエチレン、及びナイロンとポリエステル等がある。こ
れらの組合せは、スプリット可能な２成分フィラメント
のための特に望ましいがしかし決してすべてではない組
合せを提供する。熱可塑性エラストマは、延伸特性のた
めにかつスプリットを促進するために取込まれている。
前述の重合体の共重合体は、フィラメントを成形する
際の容易性を達成するためと、１つの共重合体が別の１
つの共重合体により封入されることを低減するためとに
重合体の融点を互いに近づけるために使用できる。ま
た、１つ以上の重合体の特性が、接着の領域を制限する
ためと、成分フィラメントの分離を促進するためとに操
作されることが可能であることも認識されたい。
単独重合体の特性は、要するに、本発明の実施におけ
る使用のために互いに良好には接着しない適切に異なる
特性の複数の重合体を生成するために、種々の重合調整
剤を添加することにより操作されている。例えば単独重
合体が、スプリット可能なフィラメントを生成するため
に表面自由エネルギー、電気的特性又は結晶化を制御す
るために適切な添加物と一緒に第１及び第２の成分のた
めに使用されている。添加物は、実質的にスピナレット
を出る際の重合体の結晶化の速度を変化させるために、
ポリエチレン溶融体の中に取込まれている。
図２は、図１のものに類似であるが、中空コアは存在
しない成分30及び32の多成分熱可塑性フィラメント28を
示す横断面図である。比較すると、図１では同一の成分
セグメントの間の接着点は存在せず、これに対して図２
の２成分実施の形態では４つの同一の成分セグメント30
と、成分30とは異なる４つの同一の成分32とが中心34で
一緒になる。同一の成分の間のこれらの接着点は、通常
は互いに良好には接着しない成分成形体の間において
も、機械加工又は高圧水噴射が無い場合の溶融紡糸プロ
セスで発生する成分間の分離を制限する傾向にある。し
かし本発明の実施により、中空コアを有しないスプリッ
ト可能な２成分フィラメント及びその他の多成分フィラ
メントを生成できる。成分を慎重に選択し配置すること
により、フィラメント構成の中の接着領域を低減して、
機械加工又は高圧水噴射が無い場合のスプリットを容易
にすることが可能である。Hillsの明細書の図43におけ
るセグメント化されたパイ構成及び図44〜47におけるそ
の変形も、このような多成分フィラメントを形成するの
に有益である。
図３は並列配置で実現され、成分38及び40を有する２
成分フィラメント36を示す横断面図である。並列配置で
の同一の成分セグメントの間には接着領域は存在しな
い。しかし並列配置は典型的には溶融紡糸プロセスで分
離しない。並列配置では１つの成分38は、同成分の終点
42で他方の成分40を成分38の把持範囲内に保持する傾向
を有する。以下に説明するように、成分及び条件を慎重
に選択することによりフィラメントの少なくともある程
度の分離が発生することは可能である。
本発明は中空コア及び中実コア多成分フィラメント
と、より小さいフィラメントを形成するためのそれらの
分離とに制限されない。中空コア及び中実コア多成分熱
可塑性連続フィラメントは、本発明により形成されたそ
の他の中空コア成分フィラメント及び中実コア多成分フ
ィラメントと同一の程度に典型的には分離しない機械的
延伸又は高圧水噴射の適用が行われない場合に、本発明
に従って形成されている。低い融点の成分が高い融点の
成分を封入しないかぎり、互いに良好には接着しない成
分を慎重に選択することにより、ある程度の分離を有す
る多成分フィラメントが、それらのスピナレットを出る
際に形成されることが可能であり、流体により繊細化さ
れることが可能である。
１つ以上の成分のサブデニール及びマイクロデニール
を含む細いフィラメントは、フィラメント成分の直径が
小さい場合には形成可能である。サブデニールフィラメ
ントは典型的には、１本のフィラメント当り１デニール
以下の領域内のデニールを有する。マイクロフィラメン
トは典型的には１本のフィラメント当り約0.1〜0.3の領
域内のデニールを有する。低い延伸のマイクロデニール
は以前は、溶融吹込み成形により比較的小さい分子重量
の重合体から得られた。しかし本発明により連続マイク
ロデニールフィラメントが商業的スループットで比較的
小さい分子重量の重合体から得られる。
小さいデニール及びマイクロデニールフィラメントの
単独ウェブを形成することが可能であり、ウェブは、ス
ピナレットの単独毛細管を介して押出し成形される少な
くとも２つの異なる成分を有し、これによりすばらしい
特性の布が得られる。また、本発明は、より一層典型的
なもっと大きい直径のフィラメントのウェブを生成する
ためにも使用されることが可能である。
これらのフィラメントから形成されたウェブ及び布に
より有益な製品を形成できる。分離の程度は、多数のマ
イクロデニールフィラメントに起因して優れたカバー及
びバリヤを有する布を形成するために制御されている。
より大きい多成分フィラメントの存在は強度を提供す
る。これらのフィラメントは、単一のプロセスラインで
フィラメントに多重重合体の有益な特性を与えることが
望まれる不織布ウェブ、連続フィラメント加工糸、ステ
ープル（とじ金）用トウ（短線）を形成するために使用
される。単一成分フィラメントの別個の形成は回避され
る。
本発明により形成された不織布製品はすぐれた強度、
柔らかさ、及びバリヤを有する。例えばナイロンとポリ
エチレンの中空コアフィラメントは、本発明に従ってス
パンボンド法により形成され、これにより、別個のナイ
ロンのフィラメントとポリエチレンのフィラメントとを
有する単層ウェブを形成することが可能であり、ナイロ
ンは、これを含まない場合には存在しない強度の成分を
提供する。フィラメントサイズは、柔らかさ、バリヤ、
及びカバーを提供するように制御されることが可能であ
る。
本発明のスプリット可能フィラメントにより形成され
た不織布は特に、使い捨て吸収剤製品のための成分とし
て有益であり、このような吸収剤製品には例えばおむつ
成分、その他の衛生製品、ふき取り製品、衣類及びラッ
プを含む医療バリヤ布、及びろ過媒体などである。
優れた強度、均一性及び柔らかさのおむつの表面シー
トが本発明によって形成されることが可能である。より
柔らかな表面シートによって乳幼児又は失禁する成人は
より高い快適性を得る。強度と均一性が改善されること
により、より小さい基本重量布を表面シートとして使用
できる。接着剤がにじみ出る問題と、超吸収剤重合体が
おむつの内部から失われる問題とは除去される。重合体
又は重合体への添加物は、親水性を制御するように選択
されている。親水性を制御するように形成された表面シ
ートはもはや、容易に洗い落されおむつの漏洩の確率を
増加する高価な化学薬品による局部的処理を必要としな
い。
従来の技術のプロセスにより形成された同様の不織布
製品に比して、同一の基本重量において又はより小さい
基本重量での同様の特性においてより柔らかであり改善
された強度及びバリヤ特性を有するおむつの表面シー
ト、裏面シート及びレッグカフすなわち脚部帯状カバー
が本発明により形成可能である。
本発明のスプリット可能なマイクロフィラメントから
形成されたスパンボンドされたウェブ又は溶融吹込み成
形ファイバを組合せられたこれらのスパンボンドされた
ウェブの薄層は、従来のスパンボンドされたウェブ及び
溶融吹込み成形ファイバによる薄層に比して優れたバリ
ヤ有する布を形成することが予測される。本発明のバリ
ヤ布は、低減された基本重量とひいては低減されたコス
トでレッグカフを形成するのに有益である。乳幼児及又
は成人の足の赤い痕跡は、本発明のスパンボンドされた
布により形成されたレッグカフ製品の優れた柔らかさに
より低減される。
スプリット可能なフィラメントから形成されたスパン
ボンドされた布から成るおむつ裏面シートは、改善され
たバリヤ、不透明性及び柔らかさを示すことが予測され
る。
本発明により形成された不織布のボンディングは種々
の方法を使用して達成でき、これらの方法には例えば、
カレンダリング（圧延）システム、高温貫流空気法、接
着ボンディング、ソニックボンディング及び針縫い技術
等がある。貫流空気法により、体液の収集及び分散のた
めのおむつ及び衛生用品に適する優れた弾性及びバルキ
ネスの布が形成される。
本発明のスプリット可能なフィラメント及び溶融吹込
み成形ファイバ又はフィルムによる薄層は、優れた快適
性、優れた呼吸性、及び危険材料からの優れた保護機能
を有する保護衣類を形成するのにも使用される。例えば
手術室内での使用のための使い捨て医療衣類及び医療装
置包装は、スプリット可能なフィラメントのスパンボン
ドされたウェブから形成された場合に優れたバリヤを示
すことが予測され、しかも、着用の際に柔らかくかつ快
適であることが予測される。これらの製品は、例えばポ
リエチレン及びポリエステルなどの重合体を慎重に選択
することによりγ放射線に対して安定するように形成さ
れることが可能である。
ウェブの単層での異なる重合体成分のマイクロデニー
ルフィラメントを形成する意外な能力も、フィルタの形
成に有益である。重合体組成及びフィラメントサイズ
は、潤滑油等のためのユニークで適応されたろ過能力を
有する長い寿命のフィルタを形成するように制御されて
いる。
また、不織布ウェブから形成された衣類のフィットを
改善するために弾性部材と一緒に使用するために非常に
細長の布を形成する多成分構成の中に重合体を取込むこ
とも可能である。
前述の不織布を形成するために使用される重合体及び
多成分フィラメント構成は、フィラメント加工糸及び安
定したファイバのためのトウを形成するのに使用される
ことも可能である。フィラメント加工糸のためのフィラ
メントは典型的には、吸気のための糸フィラメント加工
ジェットに類似の空圧式装置を通過して搬送される。
スプリットフィラメントを含む本発明のフィラメント
から形成された糸は、絨毯、室内装飾用品、掛け布に使
用される。スプリットフィラメントは、高い被覆力を適
する非常に細いデニールフィラメントを提供するために
使用されることが可能である。本発明により形成され衣
類に織られた又は編まれた糸及びファイバは、細いデニ
ールフィラメントにより形成された場合には絹に類似の
柔らかい質感を提供する。細いデニールスプリットステ
ープルファイバは、例えば超スエードに関連する表面等
の表面にフロック加工された場合にはスエード様の質感
を提供する。
図４は２成分フィラメントを形成するための溶融紡糸
ライン44を概略的に示し、２つの押出し機46及び48が、
スピンパック52のために総括的に50により示されている
別個のポンプへ熱可塑性成分を提供する。付加的な押出
し機及びポンプが、成分の数を増加するために商業的に
実施可能である限り付加されることが可能である。典型
的にはペレットの形の第１の成分のための中実の熱可塑
性重合体がホッパ54から搬送される。重合体ペレットは
必要な場合には乾燥機56により乾燥される。例えばナイ
ロンは典型的には乾燥される。ポリエチレン及びポリエ
ステルは通常は乾燥されない。添加物が、必要な場合に
はフィーダ58から供給され、重合体は第１の温度で溶融
され、押出し機46から押出され、押出し機46は原動機60
により駆動される。次いで、第１の成分のための重合体
溶融体はスピニングポンプを通過して搬送される。
第２の中実熱可塑性重合体はホッパ62から搬送され
る。必要な場合には、この第２の重合体は乾燥機64で乾
燥される。添加物が、所望の場合には、フィーダ66から
添加される。第２の重合体は第２の温度で溶融され、押
出し機48から押出され、押出し機48は原動機68により駆
動される。押出し機は第２の成分を50に示されているポ
ンプに供給する。ポンプは第２の成分を、第１の成分の
場合と同一のスピンパック52に供給する。第１及び第２
の重合体溶融温度は、状況に依存して同一の場合も異な
る場合もある。
重合体は通常は、より高い溶融成分により支配され、
典型的にはより高い溶融温度成分のための溶融温度領域
の下端にある同一の溶融温度でスピンパック52で一緒に
なる。成分スループットは、より低い溶融温度成分の劣
化を回避するために十分に迅速な速度を有する。
重合体は、溶融温度を有するように選択され、成分の
うちの１つを劣化することなしにほぼ同一の温度で１つ
の共通の細管を通過して成分をスピニングすることを可
能にする重合体スループットでスピンされる。
例えばナイロンは典型的には約250〜270℃の温度で押
出される。ポリエチレン及びポリプロピレンは典型的に
は約200〜230℃の温度で押出される。重合体は約250℃
の温度で同一の細管でスピンパックで一緒になり、より
低い溶融温度成分の劣化を回避する重合体スループット
でスピンされる。
スピンパックは２成分及びその他の多成分フィラメン
トの製造のために市販のいくつかのもののうちの任意の
ものでよい。１つの適切なスピンパックは、Hillsの米
国特許第5162074号明細書に開示されているものであ
り、この明細書の内容は本明細書の中に引用によりその
全体が取込まれている。所望の数の成分セグメントを形
成するための中空の穴スピナレットは、別個の重合体成
分を受取り、それから２成分フィラメントをスピンする
ために本装置の中に組込まれている。
２成分フィラメントはスピンパックによりスピンさ
れ、急冷チャンバ70の中で急冷される。下記の表と顕微
鏡写真とに示されているようにフィラメントは、スピナ
レットを出る際に又は非常に低い圧力の繊細化に応答し
て完全でなくとも少なくともある程度は分離する本発明
により形成されることが可能である。従来のLurgi空気
繊細化は、約200〜275psigの近傍にある。スプリット
は、自由落下でかつ約７〜20psigの低い圧力で本発明に
より発生することが可能である。より低い空気繊細化
は、本発明のスプリット可能なフィラメントを形成する
コストを大幅に低減することが予測される。
結晶化は異なる速度又は異なる程度で発生し、これに
よりスピナレットにおいて分離が発生する。結晶化にお
ける速度差は、重合体成分を選択するのに重要である。
ナイロンは通常はスピナレットを出た直後に結晶化す
る。ポリエチレンは通常は３〜４インチ下流で凝固す
る。これらの差は、フィラメントの分離能力を促進す
る。いくつかのプロセスでは典型的な圧力でフィラメン
トを繊細化することは望ましくなく、自由落下から収集
するか又は低圧ガス状媒体を通過して搬送された後に収
集することが望ましい。
また、フィラメントは、例えば空気又は蒸気を含むガ
ス状媒体の中で繊細化されることも可能である。多数の
装置が、当業者には自明なようにこの目的のために市販
されている。例えば本発明は、フィラメントがスピニン
グビームから急冷チャンバを出て、繊細化及び練条によ
る延伸のために細長スロットには入るスロット延伸装置
及び方法に適用可能である。
図４に示されているように急冷チャンバを出ると、フ
ィラメントはLurgi管72に入る。Lurgi管（ルルギ管）と
は、チューブ形状のベンチュリノズルのことである。圧
縮空気はLurgi管に供給され、フィラメントは、延伸及
び繊細化されることにより延伸される。Lurgi管の乱流
圧縮空気は分離を促進する。分離は、乱れが強まると促
進される。
摩擦電気電荷が、分離を促進するためにフィラメント
に印加されることが可能である。ナイロン成分はこのよ
うな静電電荷を有することが可能である。
外部電場がフィラメントに印加されることが可能であ
る。フィラメントは電荷を印加され、これにより分離が
促進され、特にフィラメント成分が異なる導電性を有す
る場合にウェブレイダウン（広げ置き）を制御するのを
支援する。例えばLurgi管繊細化装置と一緒に使用する
のに適するコロナ放電による静電処理のための方法及び
装置は、Zeldin等の米国特許第5225018号明細書に開示
され、この明細書の内容は本明細書に引用による全体を
取込まれている。フィラメントにコロナ放電を印加する
ためのこのような装置が図４で76により示されている。
スロット延伸繊細化装置を出たフィラメントに外部電場
を印加するための適切な装置及び方法は、Trimble等の
米国特許第5397413号明細書に開示され、この明細書の
内容は引用により本明細書に全体を取込まれている。
スピニング、所望の場合には繊細化、及び所望の場合
には電気的処理の後にフィラメントはレイダウン（広げ
置き）テーブル74等の収集表面に置かれて不織布を形成
するか，又は収集されて、連続フィラメント糸又はステ
ープルのためのトウを形成する。典型的には収集表面は
多孔性スクリーン又は同様の装置であり、このような装
置を介して真空が、ウェブレイダウンを制御するのを更
に支援するために印加される。
ウェブは典型的には、フィラメントが収集された後に
結合され圧延される。ボンディングは通常は、少なくと
も１つのパターンを刻成されたロールにより形成される
カレンダニップを通過するか、貫流空気ボンディング
か、接着ボンディングか、又はソニックボンディングに
より達成される。
表１は、種々の条件における種々の比例関係の高い溶
融温度ナイロン成分と低い溶融温度ナイロン成分又はポ
リエチレンを含む本発明により形成された多数の標本を
示す。表１の標本第13617−05は、フィラメントがスピ
ナレットを出る際にスプリットする自由落下の例であ
る。
表１に示されているすべてのウェブは、ポイントカレ
ンダボンドを使用してスパンボンディグにより形成され
ている。これらのウェブの強度の大幅な増加を評価する
ために使用されるストリップ引張試験では、通常はASTM
D1682−64の１インチカットストリップテストに従っ
て幅１インチ×長さ７インチの標本を破断することによ
り評価が行われる。装置クロスヘッド速度は５インチ／
分であり、ゲージ長は５インチに設定されている。機械
方向（「MD」）と機械方向交差方向（「CD」）との双方
の引張強度が評価される。ストリップ引張強度又は破断
負荷は１インチ当りのグラム数で表され、少なくとも５
度の測定の平均値である。
表１から分かるように多数のフィラメントは、0.41〜
1.25の平均デニールの直径のマイクロデニールフィラメ
ントに分離される。ある程度の封入がポリエチレン成分
で発生し、これによりフィラメントにおける分離が多数
の例において完全でなく、これは、ナイロン及びポリプ
ロピレンの例に比してこれらの例において使用されるナ
イロンの量に起因すると推定される。しかし、優れた特
性の製品がそれでも得られた。機械方向及び機械方向交
差方向双方での最大引張値は、単独重合体から形成され
た類似の布の場合に比して基本重量において大幅により
高い。
図５〜15は本発明により形成され表１に示されている
同一の番号に相応する多成分熱可塑性連続フィラメント
の種々の例の顕微鏡写真である。２つの画像が典型的に
は示され、１つの画像はスプリットフィラメントの上面
図を示し、他方の画像は端面図を示す。図８は、15psig
の圧力の空気を介して搬送された後にスプリットを開始
しているフィラメントのいくつかを示す。図14及び15
は、中空多成分フィラメントにおける一対の成分の他方
の成分による封入の例を示す。
表２は典型的なポリプロピレンによりスパンボンドさ
れた製品と、ポリプロピレンとナイロンの２成分から形
成された本発明のスプリット可能なフィラメントとの物
理的特性の比較を示す。ストリップ引張強度は、１平方
メートル当り基本重量30グラムの布のための表１に関す
る上記のものと同一の方法により評価される。スプリッ
ト可能な２成分は、マイクロデニールサイズの個別のフ
ィラメントを有するスプリット可能なナイロン及びポリ
エチレンの２成分を形成した例13617−06のものであ
る。
表２から分かるように、機械方向交差方向と機械方向
とでのストリップ引張強度は、50％を越える値だけスパ
ンボンドされた典型的なポリプロピレンのものを大幅に
越えた。布の靱性の尺度であり布のための応力−歪み曲
線における領域の評価値である機械方向交差方向の全エ
ネルギー吸収（「TEA」）は、スプリット可能な例にお
いても大幅に増加された。
立上り液柱滲み通り値は（「R.C.S.T.」）は、布のバ
リヤ特性の評価値である。バリヤは90％を越える値だけ
改善される。これらのすべての利点は、典型的なポリプ
ロピレンによりスパンボンドされたものに類似の重合体
スループットで達成される。
前述の説明から複合構造は、本発明の方法と、大幅に
低減された基本重量における従来の構造と同一の物理的
特性又は類似の基本重量における大幅に改善された物理
的特性を有する本発明の布とを使用して形成可能であ
る。これらの布は、バリヤ特性、強度及び被覆を提供す
る単一のプロセスにより商業的に重要なスループットで
形成可能である。
前述の説明は、本発明を説明するものであるが、本発
明を制限するものではない。この発明はその特定の実施
の形態に関連して説明され、本発明の種々の変更が、本
明細書を読んだ当業者には自明であり、添付請求の範囲
の意味及び等価領域内のすべてのこのような変更がカバ
ーされる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ａ６１Ｆ 13/511 Ａ６１Ｆ 13/18 ３１０Ｚ Ａ６１Ｌ 15/00 Ａ４１Ｂ 13/02 Ｅ Ｄ０１Ｆ 8/04 (72)発明者 クリストファー，デイヴィッド・ブルー ス アメリカ合衆国、98607 ワシントン、 カマス、フォーティーセヴンス・アヴェ ニュー、ノース・ウェスト 2338 (72)発明者 トーマス，ハロルド・エドワード アメリカ合衆国、29650 サウス・キャ ロライナ、グリアー，セント・ヘレイ ナ・プレイス ５ (72)発明者 フィリップス，ジョン・ヘンリー アメリカ合衆国、29615 サウス・キャ ロライナ、グリーンヴィル、ドイル・ド ライヴ 17 (72)発明者 ゲスナー，スコット・ルイス アメリカ合衆国、92024 カリフォルニ ア、エンシニタス、ノース・ウィロウス プリング・ドライヴ 341 (72)発明者 トリンブル，ロイド・エドヴィン アメリカ合衆国、85296 アリゾナ、ギ ルバート、イースト・スティーヴンス・ ロード 2077 (72)発明者 オースティン，ジェアード・アシャー アメリカ合衆国、29650 サウス・キャ ロライナ、グリアー，シュガー・ミル・ ロード 605 (56)参考文献 特開 平８−27655（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−213555（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−186951（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−263353（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−239754（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−191220（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−259662（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−41316（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) D04H 1/00 - 18/00 D01F 8/00 - 8/18

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】スプリット可能な多成分熱可塑性フィラメ
    ントを押し出すステップと、ガス状流を通過させて前記
    フィラメントを搬送するステップと、 ウェブを形成するために収集表面に、搬送された前記フ
    ィラメントを置くステップとを有する、連続熱可塑性フ
    ィラメントの不織布ウェブの形成方法において、前記方
    法が、実質的に機械加工または高圧水噴射が無い状態
    で、そして、前記多成分フィラメントを収集表面上に置
    く前に、前記多成分フィラメントの長さの少なくとも一
    部に沿って、前記多成分フィラメントの少なくとも一部
    を長手方向に割繊してばらすステップを有することを特
    徴とする、連続熱可塑性フィラメントの不織布ウェブの
    形成方法。
  2. 【請求項２】更にウェブをボンドするステップを有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】ガス状流を通過させてフィラメントを搬送
    するステップが、スプリットを容易にするためにフィラ
    メントを繊細化及び延伸することを含むことを特徴とす
    る請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】フィラメントを繊維化及び延伸するステッ
    プが、Lurgi管又はスロット延伸装置の中で圧縮空気を
    使用することにより達成されることを特徴とする請求項
    ３に記載の方法。
  5. 【請求項５】割繊とウェブ成形とが、 １）コロナ放電でフィラメントを電気処理するステップ
    と、 ２）フィラメントの中に摩擦電気電荷を発生させるステ
    ップとから成る群から選択された１つのステップにより
    容易にされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】少なくとも、第１の成分を有するフィラメ
    ントと、第２の成分を有する別個のフィラメントとを有
    する不織布ウェブにおいて、 前記第１の成分のフィラメント及び前記第２の成分のフ
    ィラメントは、１つの共通の紡糸口から紡出し、不織布
    ウェブを形成するために収集表面上に置く前に、実質的
    に機械加工または高圧水噴射が無い状態で、前記フィラ
    メントの長さの少なくとも一部に沿って割繊しばらすこ
    とを特徴とする不織布ウェブ。
  7. 【請求項７】第１の成分の前記フィラメントと、第２の
    成分の前記別個のフィラメントが、個別に、紡糸され撚
    られるかまたは紡糸されボンドされるマイクロフィラメ
    ントである、請求項６に記載の不織布ウェブ。
  8. 【請求項８】前記第１及び第２の成分が、ポリオレフィ
    ン、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポ
    リウレタン、熱可塑性エラストマ、それらの共重合体、
    及びこれらの任意のものと、前記細管を出た際にスプリ
    ットを促進するために重合体、共重合体、又はエラスト
    マの表面エネルギーを変化させる添加物との混合物から
    成る群から選択された重合体成分である、請求項６に記
    載の不織布ウェブ。
  9. 【請求項９】前記第１及び第２の成分が、ポリエステ
    ル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、熱可塑
    性エラストマ、それらの共重合体、及びこれらのもの
    と、前記細管を出た際にスプリットを促進するために重
    合体、共重合体、またはエラストマの結晶化特性または
    電気的導電性を変化させる添加物との混合物とから成る
    群から選択された重合体成分である、請求項６に記載の
    不織布ウェブ。
  10. 【請求項１０】使い捨て吸収剤用品、医療バリヤ布、及
    びろ過媒体から成る群から選択された製品において、 前記製品が、請求項６に記載の不織布ウェブを有するこ
    とを特徴とする製品。
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