JP3859250B2 - ニット状不織布複合体 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、柔軟な布−状の組織をもつ不織布複合体に関する。より詳細には、本発明は、ニット状の組織および手触りを与えるポリオレフィン不織布を含む多層複合体に関するものである。
【0002】
【技術的背景】
天然繊維織物の布−状の手触りは、客観的かつ定量的基準によって定義することは困難であり、一般的に感覚的な認知により定義されている。結局、織物の触覚的評価は、通常個々のパネラーの感覚的評価により行われている。通常布状の織物、特に柔軟な布状織物、例えば綿織物等の説明に関連する即物的な属性は柔らかさ、毛羽立ち性、縮絨性、暖かみを包含する。
布状の手触りおよび他の望ましい物性を呈する合成繊維製の不織布を製造する多くの試みがある。しかしながら、合成繊維から作成された不織布に布状の組織的特性を工夫し、かつ付与することは極めて困難である。というのは、合成繊維の組織的特徴は天然繊維の組織的特徴とは著しく異なるからである。更に、引っ張り強さおよび耐磨耗性を含む望ましい物性と、この組織的諸特性との組み合わせに対する要求は、布状の手触りをもつ合成繊維不織布を製造する仕事を更に複雑にしている。付随的な困難は、ニット状の伸縮性をもつ布状不織布を製造しようとする際に遭遇するものであり、非−エラストマー合成繊維ウエブがニット織物の伸張および復元特性を与えず、しかもエラストマー合成繊維ウエブが不快なゴム状かつ粘着性の組織的諸特性を示すことである。ニットまたはメリヤス生地は、当分野で公知の如く、一種以上の糸の組を編成することにより形成される織物を示し、これは伸張および復元性を有し、かつ伝統的にはある種の衣類、例えば下着および靴下類の標準的な構成として利用されている。
【0003】
使い捨て物品、例えばオムツ、失禁用製品、生理用ナプキン、病院での手当て用衣類、トレーニングパンツ等の製造に著しく有用な、天然繊維製の布状組織を有するニット状伸縮性不織布を製造することが、著しく望ましいものと考えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、一般的には柔軟な布−状の組織をもつ不織布複合体を提供することにあり、より詳細には、ニット状の組織および手触りを与えるポリオレフィン不織布を含む多層複合体を提供することにある。
本発明の他の目的は、該複合体を利用した、使い捨て物品、例えばトレーニングパンツ、保護衣類、使い捨てオムツ等を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、少なくとも一層の不織繊維ウエブ層と、エラストマー材料製の少なくとも一層の伸縮性層とを含む、天然繊維ニット状不織布が提供され、ここで該不織ウエブ層は離された位置において該伸縮性層と結合され、該離された位置間で襞付けされている。この不織繊維ウエブは、第一のポリオレフィン成分と少なくとも一つの付随的なポリマー成分とを含む、多成分複合繊維またはフィラメントから製造される。望ましくは、該不織ウエブはスパン結合繊維ウエブ、結合しカーディング処理したステープル繊維ウエブまたは水圧交絡加工した(hydroentangled)ウエブである。本発明によれば、該不織ウエブは約200 g-mm以下のカップ破砕エネルギー(cup crush energy)および約20g以下のカップ破砕ピーク(cup crush peak)を有する。この伸縮性層は、例えばフィルム、メルトブローン繊維ウエブ、スパン結合繊維ウエブ、スクリム、織りウエブ、ストリップまたはフィラメントの薄い平坦なレイアウト(layout)等の形状にあり、またこの伸縮性層の適当なエラストマー材料は、スチレンブロックコポリマー類、熱可塑性ポリウレタン類、熱可塑性コポリエステル類、熱可塑性ポリアミド類、ポリイソプレンのエラストマー類およびそのブレンドを包含する。
【0006】
本発明の不織ウエブ複合体は、天然繊維のニット状の、より詳しく言えばコットンニット状の組織と手触りとを有し、一方で著しく有用な伸縮特性と物理的強度とを与える。このニット状複合体は種々の物品、例えばトレーニングパンツ、オムツ、失禁用製品、環境および病院用の保護衣類、および外科用ドレープ等の、伸縮性外部カバーおよびサイドパネルに対して著しく有用である。
【0007】
織物の剛性を評価する上記のカップ破砕テストの測定値は、22.9cm×22.9cm(9インチ×9 インチ)の正方形の織物について測定され、該サンプルは径約5.7 cmおよび長さ6.7 cmの円筒の上部に配置され、該円筒を覆う該織物上に内径約6.4 cmの中空円筒を滑動させることにより、該織物を倒立カップ形に形成する。次いで、該内側の円筒を取り外し、支持されていない、該中空円筒内の倒立カップ形状の織物頂部の平坦部分を、径4.5 cmの半球形状の脚部の下に配置する。該脚部および該カップ型の織物を整合させて、該負荷に影響を及ぼすと思われる、該中空円筒の壁と該脚との間の接触を防止する。該カップ型織物のテスト用検体を破砕するのに必要とされる最大の負荷であるピーク負荷および(負荷) i ×(該脚の移動距離) i の総和(ここで、iは0〜ピーク負荷までの値である)で表すことのできる上記カップ破砕エネルギーは、ニュージャージー州、テンソーケンのシェビッツ社(Schaevitz Company) から入手できるモデル(Model) FTD-G-500 ロードセル(load cell)(レンジ: 500 g)を使用して、該脚部を約0.64cm/秒[0.25 インチ/秒(38.1 cm/分(15 インチ/分))] の速度で下降させながら、測定される。
【0008】
ここで使用する「多成分複合繊維(multicomponent conjugate fibers)」なる用語は、少なくとも2種のポリマー成分を含む繊維またはフィラメントであって、該少なくとも2種の成分が、実質的に該繊維の長さ全体に渡り別々の部分を占有するように配置されているものを意味する。該複合繊維は、少なくとも2種の溶融ポリマー成分を含む組成物を複数の一体化された多成分繊維またはフィラメントとして同時に押し出すか、あるいは紡糸口金の複数のキャピラリーから繊維を同時に押し出すことにより形成される。また、用語「スパン結合繊維ウエブ(spunbond fiber web)」とは、溶融熱可塑性ポリマーをフィラメントとして、紡糸口金の複数のキャピラリーから押し出すことにより形成される小径のフィラメント製の不織繊維ウエブを意味する。これらの押し出されたフィラメントを部分的に冷却し、次いでエダクティブ(eductive)または他の周知の延伸機構により迅速に延伸する。この延伸フィラメントを、無秩序な等方的方法で形成表面上に堆積しまたは設置し、緩く交絡した繊維ウエブを形成し、次いで該堆積された繊維ウエブを結合工程にかけて、物理的一体性および寸法安定性を与える。
【0009】
スパン結合繊維ウエブに適した結合法は当分野で周知であって、カレンダー結合、超音波結合およびスルーエアー(through air) 結合法を包含する。スパン結合ウエブの製造は、例えばアペル(Appel) 等の米国特許第4,340,563 号およびドルシュナー(Dorschner) 等の米国特許第3,692,618 号に記載されている。典型的に、スパン結合繊維は10μmを越え、約55μmまたはそれ以上までの平均径をもつ。但し、より微細なスパン結合繊維も形成し得る。用語「結合しカーディング処理したステープル繊維ウエブ(bonded carded staple fiber web)」とは、ステープル繊維から形成した不織ウエブを意味する。ステープル繊維は公知のステープル繊維形成法で作られ、該製法は典型的には該スパン結合繊維の形成法と類似し、かくして形成された繊維は、次にステープル繊維長に切断される。該ステープル繊維を実質的にカーディング処理し、熱的に結合して、不織ウエブに形成する。用語「水圧交絡加工ウエブ(hydroentangled web)」とは、連続繊維またはステープル繊維を機械的に交絡した不織ウエブを意味し、ここでは該繊維を、高速の水ジェットまたはカーテンを使用して、機械的に交絡する。水圧交絡加工ウエブは当分野で周知であり、例えばエバンス(Evans) の米国特許第3,494,821 号に記載されている。用語「メルトブローン繊維(meltblown fibers)」とは、溶融熱可塑性ポリマーを複数の微細な、通常円形のダイキャピラリーを通して、該溶融熱可塑性ポリマーフィラメントを繊細化し、その径を減少させる高速ガス流中に、溶融加工糸またはフィラメントとして押出すことによって形成される。一般的に、メルトブローン繊維は約10μまでの平均繊維径をもつ。該繊維を形成した後、これらを高速ガス流で運び、収集表面上に堆積し、無秩序に分配されたメルトブローン繊維のウエブを形成する。かかる方法は、例えばブチン(Butin) の米国特許第3,849,241 号に記載されている。ここで用いる用語「伸縮性(elastic)」または「伸縮性材料(elastic material)」とは、弛緩時の長さの少なくとも50% だけ少なくとも1方向に伸張、即ち弛緩時の長さの少なくとも150%まで伸張でき、かつ該印加張力が解除された場合にその伸びの少なくとも40% 復元する材料または複合体を意味する。従って、50% の伸びにて印加張力を解除した際に、該材料または複合体は、その元の長さの130%以下の弛緩時長さまで収縮する。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明は天然繊維のニット状、例えばコットンニット状の不織複合体を提供するものであり、該複合体は柔軟な布状の組織特性並びに望ましい弾性伸張性、復元性を与える。この天然繊維ニット状複合体は不織繊維ウエブの少なくとも一層と伸縮性材料の少なくとも一層との積層体である。該不織繊維ウエブ層は、少なくとも1種のポリオレフィンを含む、多成分複合繊維、望ましくはクリンプ処理した複合繊維から作成され、また適当な複合繊維は並列型、海中島(island-in-sea) 型または外装−コア型、例えば偏心または同心型形状をもつ。これら適当な複合繊維形状の中で、並列および偏心型形状がより好ましい。というのは、これら形状を有する複合繊維は、より一層容易に熱並びに機械的クリンプ加工できるからである。
【0011】
この複合体の該不織繊維ウエブはギャザーを含み、かつ繰り返しパターンで、複数の離れた位置において伸縮性層と結合し、結果として該複合体は該不織層のギャザーを伸張または均すことによって引き伸ばすことができる。望ましくは、この複合体は、適当な不織ウエブを繰り返しパターンで、複数の離れた位置にて張力を掛けた伸縮性層と結合することにより形成して、該張力を解除した場合に、該結合した複合体の該不織層を、その結合位置間で襞付けする。このニット状複合体は極めて快適な審美性と触感とを示し、従って使い捨て物品、例えばオムツ、生理用ナプキン、失禁用製品、トレーニングパンツ、使い捨て保護衣類および外科用ドレープ等において極めて有用である。皮膚に対する刺激を最小化する柔軟な布状組織を有するこのニット状複合体は、特に着用者の皮膚と接触する物品にとって有用である。例えば、望ましい伸縮性と組織とをもつ該ニット状複合体は、オムツ、トレーニングパンツ等のウエストバンドおよび脚部カフスに極めて適している。
【0012】
この織物複合体に適した不織ウエブはスパン結合繊維ウエブ、結合しカーディング処理したステープル繊維ウエブおよび水圧交絡加工したウエブを含み、これらは約1デニール〜約5デニール、好ましくは約1.5 デニール〜約3デニールの単位長さ当たりの平均重量をもつ複合繊維から製造した、連続および/またはステープル繊維製である。適当な不織ウエブは襞付け可能であり、かつ約10.2g/m2〜約33.9g/m2(0.3 osy(オンス/平方ヤード)〜約1osy)、好ましくは約13.6g/m2〜約23.7g/m2(0.4 osy〜約0.7 osy)の範囲内の坪量をもつ。好ましくは、適当な不織ウエブは約30g-mm〜約200 g-mm、より好ましくは約100 g-mm以下、最も好ましくは約50g-mm以下のカップ破砕エネルギーと約2g〜約20 gの範囲、より好ましくは約10 g以下、最も好ましくは約5g以下のカップ破砕ピーク負荷を有する。
【0013】
本発明の不織ウエブに適した複合繊維は種々のレベルのクリンプ度をもち得、この複合繊維は、好ましくは伸張時の2.54cm(1 in)当たり約20クリンプまで、好ましくは伸張時の2.54cm当たり約3〜約15クリンプ(ASTM D-3937-82に従って測定)を持つ。当分野で公知の如く、熱可塑性繊維上のクリンプは該繊維の組成および所望のクリンプの型に応じて、機械的または熱的に付与できる。簡単に言えば、ステープル繊維は、十分に成形したフィラメントを機械的クリンプ装置、例えばスタッファーボックス(stuffer box) またはギアークリンパーに通すことにより、あるいは該フィラメントをステープル長に切断する前に機械的延伸または伸張することによりクリンプ処理でき、また異なる結晶性および/または固化特性を有する2種以上のポリマー成分を含む複合スパン結合フィラメントは、該スパン結合繊維の紡糸工程中またはその後に、該フィラメントを適当な熱処理、即ち加熱クリンプ工程にかけることによりクリンプできる。該異なる結晶性および/または固化特性を有するポリマー成分が一体的な複合繊維に形成されている場合には、このポリマー特性における差異は、該繊維が熱処理に付された場合に、該ポリマー成分の界面相に応力を与え、これにより該繊維がクリンプされる。適当なクリンプ処理の中で、熱的クリンプ工程がより好ましい。というのは、機械的クリンプ工程と比較して、これら工程が該フィラメント中のクリンプ度を調節し、かつ変更する上でより単純であり、かつより柔軟性があるからである。
【0014】
本発明によれば、該複合繊維のポリマー成分組成は、異なる融点および/または異なる熱収縮性および結晶化特性をもつように選択される。異なる融点をもつポリマー成分を含む複合繊維は、より高い融点をもつポリマー成分が該繊維の物理的一体性および寸法安定性を維持することを可能としつつ、該低融点ポリマー成分を熱的に軟化または溶融することにより結合できる。該複合繊維の軟化または溶融された該成分は該ウエブ全体に渡り繊維間結合を形成し、圧縮することなく、従って該繊維ウエブの柔軟な布状の組織を保存しつつ、強力な繊維間結合を均一に形成する。望ましくは、該繊維の最低融点ポリマー成分の融点は、他のポリマー成分の融点よりも、少なくとも約5℃、より好ましくは少なくとも約10℃低い。また、該ポリマー成分を異なる熱収縮性および結晶化特性をもつように選択して、上記の如く、該複合繊維上のクリンプの形成を容易にすることも可能である。
【0015】
この複合繊維に適したポリオレフィンは高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンおよび線状低密度ポリエチレン等のポリエチレン、アイソタクチックポリプロピレンおよびシンジオタクチックポリプロピレン等のポリプロピレン、ポリ(1-ブテン)およびポリ(2-ブテン)等のポリブテン、ポリ(2-ペンテン)およびポリ(4-メチル-1- ペンテン)等のポリペンテン、ポリ酢酸ビニル、およびこれらのコポリマー例えばエチレン−プロピレンコポリマー、並びにそのブレンドを含む。これらの内、より好ましいのはポリプロピレン類、ポリエチレン類、およびそのブレンド並びにコポリマーであり、より具体的にはアイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン、高密度ポリエチレンおよび線状低密度ポリエチレンである。該複合繊維の非−ポリオレフィン系成分として好ましいのは、ポリアミド、ポリエステルおよびそのブレンド並びにコポリマー、およびアクリル酸モノマーを含むコポリマーを包含する。適当なポリアミドはナイロン6、ナイロン6/6 、ナイロン10、ナイロン4/6 、ナイロン10/10 、ナイロン12、および親水性ポリアミドコポリマー例えばカプロラクタムとエチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドとのコポリマーおよびヘキサメチレンアジパミドとアルキレンオキサイドとのコポリマー、並びにそのブレンドおよびコポリマーを包含する。適当なポリエステルは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、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレートおよびそのブレンドおよびコポリマーを包含する。本発明において適したアクリル系コポリマーはエチレンアクリル酸、エチレンメタクリル酸、エチレンメチルアクリレート、エチレンエチルアクリレート、エチレンブチルアクリレートのコポリマーおよびそのブレンドを含む。上記適当なポリマー成分の種々の組み合わせの中で、特に適した複合繊維は異なるポリオレフィンの組み合わせを含み、より詳しくは適当な複合繊維はポリエチレン、例えば高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレンとそのブレンド、並びにポリプロピレン、例えばアイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレンと、そのブレンドを含む。ポリエチレン類のみの組み合わせを含む複合繊維は、これら複合繊維から作成した不織ウエブが、ポリエチレン単成分繊維ウエブと同様に、低水準の引張強さおよび耐磨耗性を与えることから特に好ましい訳ではない。
【0016】
該複合繊維に対する該ポリマー成分の組成物は、更に少量のアクリル系コポリマーを含み、かくして該繊維および結果として該繊維ウエブの柔軟な組織を更に改善することができる。本発明にとって有用なアクリル系コポリマーはエチレンアクリル酸、エチレンメタクリル酸、エチレンメチルアクリレート、エチレンエチルアクリレート、エチレンブチルアクリレートのコポリマーおよびそのブレンドを含む。これらの繊維組成物は、更に少量の相容化剤、耐磨耗性増強剤、クリンプ誘発剤、種々の安定化剤、顔料等を含むこともできる。このような添加物の例示的な例はアクリル系ポリマー、例えばエチレンアルキルアクリレートコポリマー、ポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニルコポリマー、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコールコポリマー等を包含する。
【0017】
本発明に適した不織複合繊維ウエブを製造するのに著しく適した方法は、1994年3月16日付けで公開された欧州特許出願第0 586 924 号に記載されている。その全体を本発明の参考とする。図1は著しく適した不織複合繊維ウエブ、より具体的には二成分繊維ウエブを製造するための著しく適した例示的な方法10を示すものである。一対の押出器12aおよび12bが2種のポリマー組成物を別々に押出す。ここで、該組成物を第一のホッパー14aおよび第二のホッパー14bに別々に供給し、導管16aおよび16bを介して、紡糸口金18に同時に溶融ポリマー組成物を供給する。複合繊維を押出すのに適した紡糸口金は当分野で周知である。簡単に言えば、この紡糸口金18は口金パックを含むハウジングを有し、該口金パックは複数のプレートおよびダイを含む。該プレートは該二種のポリマーを、一以上の開口の列をもつ該ダイに導くための流路を生成するように配列された開口パターンを有し、該開口は得られる複合繊維の所定の形状に従って設計されている。
【0018】
該ダイ開口の列から繊維のカーテンを生成し、繊維延伸装置またはアスピレータ22に供給する前に、冷却空気ブロアー20によって部分的に冷却する。この冷却工程は該繊維を部分的に冷却するばかりでなく、該繊維内に潜在的な螺旋状クリンプを誘発する。ポリマーを溶融紡糸するのに適した繊維延伸装置またはアスピレータは当分野で周知であり、本発明にとって特に適した繊維延伸装置は上記の欧州特許出願第0 586 924 号に記載されている型の線形繊維アスピレータを包含する。簡単に説明すれば、繊維延伸装置22は長い垂直の通路を有し、該通路を通して、温度調節可能なヒーター24から、該通路の側方から導入される加熱された吸引空気によってフィラメントが延伸される。この高温吸引空気は該フィラメントを延伸し、繊維延伸装置22を介して周囲空気を吸引する。ヒーター24から供給される該空気の温度は、該フィラメントと共に吸引されたより低温の周囲空気との混合によって幾分冷却された後に、該空気が該フィラメントを該潜在的クリンプを促進するのに必要とされる温度まで加熱するのに十分な値である。該ヒーターからの空気の温度は種々のレベルのクリンプを達成するために変えることができる。一般的に、より高い空気温度はより多くの数のクリンプを形成する。
【0019】
この工程ライン10は、更に繊維延伸装置22の下方に配置された無端有孔形成表面26を含む。この延伸装置の出口からの連続繊維を、無秩序に形成表面26に堆積して、均一密度および厚みをもつ連続ウエブを生成する。この繊維堆積工程を、形成表面26の下方に配置された真空装置30で補助することができる。場合によって、この得られたウエブに、ローラー32で僅かな圧縮圧を印加して、該ウエブを団結させ、結合工程に付する前に付随的な物理的一体性を該ウエブに付与することができる。
【0020】
この不織ウエブを、例えば加熱ロール結合機36に通す。このウエブをアイドラロール38に通し、かつ該ウエブを加熱するために、加熱ロール40の平滑面と接触させる。その後、該加熱ウエブを平滑な加熱されたアンビルロール40と、表面上に複数の突出点を含む、第二の加熱されたエンボスロール44とによって形成される、加圧ニップ42に通す。該ニップ圧と該加熱されたロールからの熱との組み合わせは、該ウエブがニップ42を通過する際に、第二の加熱されたエンボスロール44の突出点において、自生的に該ウエブの繊維をメルト−融合する。この結合されたウエブを張力印加アイドラロール46に通し、かつ冷却する。加熱されたロール40および44の温度並びにニップ42の圧力は、不当に副作用、例えば過度のウエブ収縮または繊維劣化を伴うことなしに、結合を実現するように選択される。特に適したロール温度およびニップ圧は、一般的にある程度まで、ウエブの速度、ウエブの坪量、ポリマーの特性等によって影響されるが、該ロール温度は該ウエブ繊維の最高融点ポリマーの融点よりも低いことが望ましく、また該加熱されたロールの突出点上のニップ圧は約211 kg/cm2〜約12700kg/cm2(3000〜180,000 psi)の範囲内であり得る。また、適当な結合法は、該複合繊維が異なる融点をもつポリマー成分を含む場合には、スルーエアー結合法を包含する。スルーエアー結合装置において、該ウエブを透過するように適用される加熱空気は、最小融点をもつポリマーの融点以上の温度まで該ウエブを均一に加熱し、該ポリマー成分を接着性とする。この溶融ポリマーは、特に交叉点において、該ウエブ全体に渡り繊維間結合を形成する。本発明によれば、スルーエアー結合した不織布は、このスルーエアー結合法が該ウエブを圧縮することなく強力な繊維間結合を均一に形成し、従って該結合工程中に該ウエブの柔軟な布状の組織を減じない点で、本発明にとって極めて望ましい。
【0021】
この不織層は、更に少量の他の天然および合成繊維を含むことができる。天然繊維状の組織および親水性を該不織層に付与するために、例えばレーヨン繊維、綿繊維およびパルプ繊維等の天然ポリマー繊維を含めることができる。
【0022】
本発明に適した伸縮性層は広範な伸縮性材料から製造できる。この伸縮性層を生成するのに有用な材料はスチレン系ブロックコポリマー類、熱可塑性ポリウレタン類、熱可塑性コポリエステル類、熱可塑性ポリアミド類、ポリイソプレン等のエラストマーを包含する。該スチレン系ブロックコポリマーエラストマーはスチレン/ブタジエン/スチレンブロックコポリマー、スチレン/イソプレン/スチレンブロックコポリマー、スチレン/エチレン−プロピレン/スチレンブロックコポリマーおよびスチレン/エチレン−ブチレン/スチレンブロックコポリマーを包含し、また適当なスチレン系ブロックコポリマーエラストマーはシェルケミカル(Shell Chemical)社から商標:クラトン(Kraton)の下で、市販品として入手できる。該熱可塑性コポリエステルエラストマーは以下の一般式で示されるポリエーテルエステルを含む:
H-([O-G-O-CO-p-Ph-CO] x -[O-(CH2) a -O-CO-p-Ph-CO] y ) z -O-(CH2) b -OH ここでGはポリ(オキシエチレン)−α,ω−ジオール、ポリ(オキシプロピレン)−α,ω−ジオールおよびポリ(オキシテトラメチレン)−α,ω−ジオールからなる群から選ばれる基であり、p-Phはp-フェニレン基を表し、aおよびbは2、4および6を含む正の整数であり、x、yおよびzは1〜20を含む正の整数である。該伸縮性層に適した熱可塑性コポリエステルエラストマーはアクゾ(Akzo)社から商標アーニテル(Arnitel) の下で、またデュポン(Du Pont) 社からハイトレル(Hytrel)なる商標の下で、市販品として入手できる。該熱可塑性ポリアミドエラストマーはポリアミド−ポリエーテルブロックコポリマー、例えばリルサン(Rilsan)社から商標ペバックス(PEBAX) の下で入手可能なものを含み、また該熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、種々のジイソシアネートとポリエステルまたはポリエーテルを含むブロックコポリマー、例えばグッドリッチ社(Goodrich & Co.)から商標エスタン(ESTANE)の下で入手可能なポリウレタンエラストマーを包含する。これらの好ましいエラストマーの内、特に好ましいのは低い弾性率および引張弾性率並びに高い伸び率を有し、結果としてより穏やかなかつ余り高くない収縮性の伸縮特性を示す、スチレン系のブロックコポリマーである。
【0023】
該伸縮性層用の組成物は、更にエラストマーポリマーに適していることが知られている加工助剤、例えば潤滑剤および粘度調節剤を含むことができる。例えば、ウイスネスキー(Wisneski)等の米国特許第4,663,220 号は、粘度調節性ポリマーで変性した溶融−押出し性のエラストマーブロックコポリマー組成物を開示している。これを本発明の参考文献とする。
適当な伸縮性層はフィルム、メルトブローン繊維ウエブまたはスパン結合繊維ウエブ等の不織ウエブ、織りウエブ、ストリップまたはフィラメントの薄い平坦なレイアウト等の形状であり得る。該エラストマー材料は、上記方法を利用して、メルトブローン繊維ウエブまたはスパン結合繊維ウエブの伸縮性不織ウエブに加工でき、あるいは公知の熱可塑性フィルムの注型法を利用して、溶融−注型して、エラストマーフィルムを形成することができる。また、該エラストマー材料はエラストマーフィラメントのストランドに紡糸することもできる。このようなエラストマーフィラメントはエラストマー織布に織ることができ、あるいは未結合フィラメントのトウまたは層に配列することもできる。未結合フィラメントのトウを、本発明に従って直接不織繊維ウエブ層と結合し、これによって別の結合工程で該伸縮性層と結合することなしに、該伸縮性層に物理的一体性を与えることができる。更にまた、平坦な隔置された様式で配列された伸縮性フィラメントまたは伸縮性ストランドを、例えば相容性ポリマーまたは接着性ポリマーのメルトブローン繊維を堆積することによって、伸縮性層に形成して、該ストランドを該メルトブローン繊維ウエブ中に埋設し、それによって寸法的に安定な伸縮性層を得ることも可能である。該メルトブローンバインダ繊維は伸縮性または非−伸縮性であり得る。しかしながら、非−伸縮性ポリマーを使用した場合、該繊維は容易に伸張して、該伸縮性ストランドの伸縮性の利点を十分に引き出す必要がある。
【0024】
該伸縮性層の厚みは広範囲に変えることができる。しかしながら、該複合体の柔軟で可撓性の組織を維持するために、該伸縮性層が不織形状である場合には、該層の厚みは約0.089cm(35ミル)以下であり、該層がフィルムまたはストリップ形状である場合には、その厚みは約0.025cm(10ミル)以下であり、また該層が加工糸形状にある場合には、250 デシテックス(dtex)以下である。該伸縮性層の選択された物理的形状とは無関係に、該層は十分な伸縮性をもち、少なくとも1回の伸張−復元サイクルに対して該不織ウエブを襞付けし、かつ該ウエブに付着可能であるべきである。該伸縮性層に必要とされる伸縮性は該不織ウエブ層の物性に依存するが、本発明にとって適した伸縮性層は、該層材料の2.54cm×15.2cm(1インチ×6インチ)の矩形ストリップについて測定した値として、50%伸びにおける引張強さ約50g〜約500g、より好ましくは約100g〜約300gの範囲に相当する伸縮性を有する。
【0025】
上記の如く、該伸縮性層を伸張し、次いで繰り返しパターンにて、離された位置において該不織層と結合し、かくして該不織層を、該伸張張力が解除された際に、該結合位置間で襞付けできるようにする。また、該不織層を襞付けし、次いで弛緩した伸縮性層と結合することも可能である。本発明によれば、該不織層と該伸縮性層とを付着している全結合面積、即ち該結合領域によって占められる全面積は、該複合体の全表面積の約6%〜約20% 、より好ましくは約7%〜約14% の範囲内である。この伸縮性層は、熱結合、超音波結合、接着剤結合および水圧交絡加工法を包含する任意の適当な結合手段によって、該不織ウエブと結合される。一般的に説明すれば、典型的な熱または超音波結合法では、堆積された該伸縮性層と不織層とをメルト−融合するために、これら2層上の不連続位置を加熱しつつ、圧力を印加する。これらのメルト−融合による結合法にとって、該2層のポリマーが少なくとも部分的に相容性であって、該ポリマーが加圧下で溶融された場合に融合することが重要である。一般的に、溶融して、結合剤として機能し、該複合体の異なる層を維持するのは該エラストマー材料である。結局、該複合体に適用される該結合装置の温度と圧力との組み合わせは、該エラストマー材料を少なくとも軟化するのに十分高いものである必要がある。例えば、スチレン/エチレン−ブチレン/スチレンブロックコポリマーを該伸縮性層として使用した場合、該結合装置の結合点は、該ブロックコポリマーの軟化点である、少なくとも約65℃であるべきである。しかしながら、該複合体の層が該結合装置の結合ロールに付着するのを防止するために、該結合点を過度に加熱すべきではない。
【0026】
該不織および伸縮性層のメルト−融合または結合法は、該伸縮性層のポリマー組成物中に粘着性付与剤を添加することにより、より一層容易なものとすることができる。該不織ウエブのポリマーおよび該伸縮性ポリマーと相容性の任意の粘着性付与剤を使用することが可能であるが、但し該粘着性付与剤は十分に熱的に安定であって、該伸縮性層形成工程の加工温度に耐え得る必要がある。種々の粘着性付与剤が周知であり、例えばキーファー(Kieffer) 等の米国特許第4,789,699 号およびコルプマン(Korpman) の米国特許第3,783,072 号に記載されている。適当な粘着性付与剤は感圧性接着剤、例えばロジン、ロジンエステル等のロジン誘導体、ポリテルペン炭化水素樹脂等を包含し、また市販品としても入手可能である。適当な市販の粘着性付与剤は、ハーキュルズ社(Hercules, Inc.)の商標名レガルレッツ(Regalrez)およびN.J.のアルカンサス社(Arkansas Co.)からの商標アルコン(Arkon) Pシリーズ粘着性付与剤を含み、また適当な市販のテルペン炭化水素粘着性付与剤はアリゾナケミカル社(Arizona Chemical Co.)からの商標名ゾナタック(Zonatac) 501 を包含する。十分な量の感圧性粘着性付与剤が該伸縮性層用の組成物に添加されている場合における、該不織および伸縮性層を結合するための別法として、これら2つの層を、熱の適用なしに単に加圧することにより結合することも可能である。
【0027】
図2を参照すると、本発明に適した延伸結合(stretch bonding) 法が図示されている。伸縮性層54は、逆S-字型通路内に段積みロール56、58を有するS-字型ロール配列55のニップを介して、供給ロール52から供給される。S-字型ロール配列55から、伸縮性層54は結合機ロール配列59の圧力ニップ63に通される。ロール配列59は、パターン化されたカレンダーロール60と、平滑なアンビルロール62とを含む。第一の不織ウエブ66は伸縮性層54の頂部に配置され、結合機のニップ63に供給され、また第二の不織ウエブ70は伸縮性層54の下方に配置され、結合機のニップ63に供給される。S-字型ロール配列55の段積みロール56、58の周辺線速度は結合ロール60、62の周辺線速度よりも小さくなるように制御され、従って伸縮性層54は所定の伸び率レベルまで伸張される。
【0028】
パターン化されたカレンダーロール60および平滑なアンビルロール62の一方または両方を加熱することができ、また平滑なアンビルロール62および該パターン化したロールの突出部パターンとの間の圧力を周知の手段で調節して、所定の熱と圧との組み合わせを与えて、伸縮性層54と不織ウエブ66、70とを結合することができる。結合ロール60、62の加圧ニップから出てくる間欠的に結合された積層体は弛緩され、かつ伸縮性層54が伸張状態で冷却されるのを防止するために、十分に長い時間支持ボックス74内で冷却する。この積層体を非−張力印加状態で冷却する。というのは、伸縮性材料を伸張状態で冷却した場合、該伸張された寸法から収縮する該材料の能力の全てまたはかなりの部分が失われるからである。
【0029】
同様に、該不織層および該伸縮性層は接着剤、例えばホットメルト−接着剤または感圧性接着剤を、張力を掛けた該伸縮性層に間欠的に塗布し、次いで該伸縮性層上に該不織ウエブを配置し、該接着剤を硬化させて、相互に離れた結合点を実現する。改良された布状組織と手触りとを与えるために、該接着剤は微小デニール繊維の不織ウエブとして塗布し得る。これら2層を結合するための更に別の方法として、該伸縮性層が内部に間欠的な空隙を含む、例えば伸縮性の不織またはスクリムである場合、該2層は水圧交絡加工法、例えばエバンス(Evans) の米国特許第3,494,821 号に記載の方法で結合することができる。
本発明によれば、該不織および伸縮性層間の凝集強度は、望ましくは約4kg〜約10kgの範囲内にある。この凝集強度は5.08cm×10.2cm(2''×4'')の積層体テスト用検体について測定される。このテストにおいては、該検体を5.08cm×5.08cm(2''×2'')の両面感圧テープ即ちスコッチ(Scotch:商標) #406を有する滑動可能で平坦なアルミ製プラットフォームに、3秒間4.22kg/cm2(60 psi)の力を印加することにより付着させる。この固定したテスト用検体の中心において、2.54cm×2.54cm(1''×1'')の両面感圧テープ即ちスコッチ(Scotch:商標) #406を配置し、2.54cm×2.54cm(1''×1'')の平坦な下部表面をもつアルミブロックを該テープ上に置き、10秒間4.22kg/cm2(60 psi)の力を印加することにより、該テープに付着させる。次いで、該接着ブロックを固定し、かつ該サンプルプラットフォームに、該テスト用検体が剥離するまで、下向きの引張力を与える。該凝集強度は該テスト検体を剥離するのに印加された最大の力である。
【0030】
ポリオレフィン複合繊維を含む本発明の複合体は、天然繊維のニット状の、より具体的にはコットンニット状の組織および手触りを呈し、しかも著しく有用な伸縮性を与えることが分かった。この複合体は、更に所定レベルの物理的強度と耐磨耗性とを与える。更に、この複合体は、その全面方向、特にその伸張−緩和方向に実質的に垂直な方向における高度に改善された伸縮性をもたらす。結局、本発明の天然繊維ニット状複合体は種々の物品、例えばトレーニングパンツ、オムツ、失禁用製品、環境および病院用保護衣類、および外科用ドレープ等の伸縮性外部カバーおよびサイドパネルを得るのに極めて有用である。トレーニングパンツの例示的説明はファンゴンペル(Van Gompel)等の米国特許第4,940,464 号に記載されており、またオムツの例示的説明はキールピコウスキー(Kielpikowski)等の米国特許第4,842,596 号に記載されている。これら2つの特許を本発明の参考文献とする。
【0031】
【実施例】
本発明を、以下の例に従って更に説明する。しかしながら、これら実施例は例示のみの目的で提示されるものであり、本発明を何等限定するものではない。
実施例
該複合体のテスト用検体の柔軟性は、以下の2つの手順によって機械的に特徴付けた。
ハンドル-O- メーター(Handle-O-Meter)テスト:このテストは、可撓性と表面摩擦との組み合わせである、「風合い」または柔軟性と呼ばれる一特徴を測定するものである。このハンドル-O- メーターテストはインダ標準テスト(INDA Standard Test) IST 90.0-75に従って実施したが、テスト用検体のサイズを10.2cm×10.2cm(4 in×4 in) とし、スイング−アルバートインスツルメント社(Thwing-Albert Instrument Co.)から入手できるハンドル-O- メーター(Handle-O-Meter:商標)モデル(Model) 211 を使用した。
【0032】
ドレープの剛性:このテストは、織物がその自重の下で曲がる程度を測定することにより該織物の曲げ長さおよび曲げ剛性を決定するものである。このドレープ剛性テストはテスト用検体の寸法を2.54cm×20.3cm(1 in ×8 in) としたことを除き、ASTM標準テストD-1388に従って実施した。
【0033】
実施例1
13.6 g/m2(0.4 osy)の複合繊維ウエブを、丸い並列形状をもつ、高度にクリンプ処理した線状低密度ポリエチレンとポリプロピレンとの二成分複合繊維から製造した。この繊維は該二成分ポリマーの重量比1:1 を有していた。この二成分繊維ウエブは図1に示した方法で製造した。二成分紡糸ダイは0.6 mmなるスピンホール径および6:1 なるL/D 比とを有していた。ダウケミカル社(Dow Chemical)から入手できる線状低密度ポリエチレン(LLDPE) 、アスパン(Aspun) 6811A を、50wt% のTiO2と50wt% のポリプロピレンとを含む2wt% のTiO2濃厚液と混合し、得られる該混合物を第一の一軸スクリュー押出機に供給した。エクソン(EXXON) から入手できるポリプロピレンPD3445を2wt% の上記TiO2濃厚液と混合し、得られた混合物を第二の一軸スクリュー押出機に供給した。該紡糸ダイに供給された該ポリマーのメルト温度を213 ℃(415°F)に保ち、スピンホール処理量を0.5g/ホール/分とした。該紡糸ダイを出てくる該二成分繊維を、17.7SCFM/紡糸口金cm(45SCFM/紡糸口金in) なる流量および温度18.3℃(65 °F)の空気流によって冷却した。この冷却空気は該紡糸口金の下方約12.7cm(5 in)の位置に適用した。
【0034】
該冷却した繊維を、約177 ℃(350°F)に加熱した空気流を使用し、これを56.8m3/分/幅(m)(51ft3/分/ 幅(in))なる流量で供給して、吸引装置内で延伸した。得られた繊維は約2.5 デニールおよびASTM D-3937-82に従って測定した値としての約5クリンプ/伸張時長さ(in)を有していた。次いで、この延伸繊維を、真空流れの助けによって有孔形成表面上に堆積して、未結合繊維ウエブを形成した。この未結合繊維ウエブは、隣接して配置された2つの結合ロール、平滑アンビルロールおよびパターン化エンボスロールによって形成されるニップを介して、該ウエブを通過させることにより結合した。該エンボスロールの突出結合点は、その全表面の約15%を覆っており、6.35cm2(1 in2)当たり約310 個の規則的に隔置された結合点が存在していた。該ロール両者は約121 ℃(250°F)に加熱され、該ウエブに印加された圧力は45.4kg(100 lb)/幅(リニア(linear)インチ)であった。得られた結合ウエブは0.546cm(0.215 インチ)の厚みを有し、また該ウエブは約48g-mmなるピークカップ破砕エネルギーおよび約3.4gなるピークカップ負荷を有していた。
【0035】
メルトブローン伸縮性層は、約63wt% のクラトンG-1657、約20% のポリエチレンペトロタン(Petrothane)NA-601(U.S.I.ケミカル(Chemical)から入手できる粘度改良剤)および17% のレガルレッツ(Regalrez:商標)1126を、0.229cm(0.09インチ)の窪みと、0.170cm(0.067 インチ)のエアーギャップとを有する、窪みのあるダイチップメルトブローン加工装置を使用してメルトブロー成形することにより調製した。この装置は以下の条件下で稼働した。即ち、ダイゾーン温度:約282 ℃(540°F)、ダイメルト温度:約279 ℃(535°F)、バレル圧:40.8kg/cm2ゲージ圧(580 psig)、ダイ圧力:13.4kg/cm2ゲージ圧(190 psig)、357 g/cm/ 時(2 lb/in/ 時) 、水平形成距離:約30.5cm(12 インチ)、垂直形成距離:約約30.5cm(12 インチ)および巻取り器速度:約665cm/分(19 ft/min) であった。該伸縮性層は約67.8 g/m2(2 osy)の坪量を有していた。
【0036】
2つの外部不織層および一つの中間伸縮性層をもつ伸張結合した複合体は、図2に示した方法によって作成した。S-字型ロール配列の周辺線速度は約41.2m/分(135 ft/min)であり、かつ該結合ロールの周辺線速度を約229 m/分(750 ft/min)に維持して、約556%伸張した伸縮性層を与えた。上記不織ウエブの2つの層を該結合ロールのニップに供給され、そこで不織/伸縮性/不織複合体を形成した。該結合ロールを約43.3℃(110°F)に保ち、かつ該ロール間に約56.2kg/cm2(800 psi) なる圧力を印加した。該結合ロールアセンブリーの該エンボスロールは約8%の結合面積と、6.45cm2(1 in2)当たり約52の結合点密度を有していた。
【0037】
コントロール1
坪量約203g/m2(6 osy)で、カイザーロス(Kaiser Roth) の一部門であるバルフォア(Balfour) から入手できる、下着型100%コットンニットを住宅用の洗浄器でアイボリースノー(Ivory Snow)洗浄剤(プロクター&ギャンブル(Procter and Gamble)社から入手)を使用して一回洗浄した。
コントロール2
上記のポリプロピレンから調製した、1.5 デニールの繊維の、結合した13.6g/m2(0.4osy)のポリプロピレンスパン結合繊維ウエブを実施例1で概説した手順に従って調製した。但し、一成分繊維紡糸ダイを使用した。このポリプロピレン繊維ウエブは約330 g-mmのピークカップ破砕エネルギーおよび約157gのピーク負荷を有していた。このポリプロピレンウエブを使用して、実施例1に従って複合体を製造した。
【0038】
実施例1およびコントロール2の複合体並びにコントロール1のコットンニットを機械的に測定した柔軟性値について評価した。結果を以下の表1に示す。
更に、触覚パネルテストをこれら3種の織物について実施した。パネルは、以下の表2に示した各評価項目に対して数値を記入するよう要請された12名からなっていた。該パネル構成員により各評価項目に対して与えられた該数値の平均値を表2に示す。
【0039】
【表1】
Figure 0003859250
【0040】
実施例1とコントロール2の複合体を比較すると、本発明のクリンプ処理した複合繊維ウエブが著しく改善された柔軟性および可撓性を与えることが分かる。更に、実施例1の複合体はコントロール1、即ちコットンニットと殆ど同一の柔軟性および可撓性をもち、このことは本発明の複合体がコットンニット状の物性をもつことを示している。
【0041】
【表2】
Figure 0003859250
【0042】
この触感パネルテストの結果は、本発明の複合繊維ウエブ複合体が、コットンニットの組織的な諸特性に殆ど匹敵する組織上の諸特性を呈することを立証している。
【図面の簡単な説明】
【図1】多成分、より具体的には二成分複合繊維の不織ウエブを製造するのに極めて適した方法を例示した図である。
【図2】本発明にとって極めて適した、複合体の結合法を例示した図である。
【符号の説明】
12a,12b・・・・押出機
14a,14b・・・・ホッパー
16a,16b・・・・導管
18・・・・紡糸口金
20・・・・冷却空気ブロアー
22・・・・繊維延伸装置
24・・・・温度調節可能なヒーター
26・・・・無端有孔形成表面
30・・・・真空装置
32・・・・ローラー
36・・・・加熱ロール結合機
38,46・・・・アイドラロール
40・・・・加熱ロール
42,63・・・・加圧ニップ
44・・・・エンボスロール
52・・・・供給ロール
54・・・・伸縮性層
55・・・・S-字型ロール配列
56,58・・・・段積みロール
59・・・・結合機ロール配列
60・・・・パターン化カレンダーロール
62・・・・平滑アンビルロール
66,70・・・・不織ウエブ
74・・・・支持ボックス

Claims (19)

  1. 伸縮性層と、離された位置において該伸縮性層に結合された不織層とを含み、該不織層が該離された位置間において襞付けされている多層複合体であって、
    該伸縮性層がスチレンブロックコポリマー類から選ばれる伸縮性材料を含み、
    該不織層が、第一および第二のポリマー成分を含有する複合繊維を含み、該第一の成分がポリエチレン類、ポリプロピレン類、ポリブチレン類、ポリペンテン類、ポリ酢酸ビニル類、およびそのブレンドおよびコポリマーからなる群から選ばれるポリマーを含み、かつ
    該不織層と該伸縮性層とが、該複合体の全表面積の6%〜20%の範囲内の全結合面積をもつように付着されており、
    該不織層が200 g-mm以下のカップ破砕エネルギーを有し、かつ20 g以下のカップ破砕ピークをもつことを特徴とする上記多層複合体。
  2. 該第二ポリマー成分が、ポリオレフィンを含み、該第一および第二ポリマー成分の該ポリマーが異なる結晶性および収縮特性をもつ請求項1記載の多層複合体。
  3. 該第一成分がポリエチレンを含み、かつ該第二成分がポリプロピレンを含む請求項1記載の多層複合体。
  4. 該ポリエチレンが高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレンおよびそのブレンドからなる群から選ばれる請求項1記載の多層複合体。
  5. 該第二ポリマー成分がポリオレフィン類、ポリアミド類、ポリエステル類、エチレンとアクリルモノマーとのコポリマーおよびそのブレンドおよびコポリマーからなる群から選ばれる一種のポリマーである請求項1記載の多層複合体。
  6. 該複合繊維がクリンプ加工されている請求項1記載の多層複合体。
  7. 該複合繊維が、ASTM D-3937 に従って測定した、伸張時の2.54cm(1インチ)当たり平均20クリンプまでのクリンプ度をもつ請求項6記載の多層複合体。
  8. 該不織層がスパン結合繊維ウエブである請求項1記載の多層複合体。
  9. 該不織層がステープル繊維ウエブである請求項1記載の多層複合体。
  10. 該複合繊維が1デニール〜5デニールの、単位長さ当たりの平均重量をもつ請求項1記載の多層複合体。
  11. 該不織層が、10.2〜33.9 g/m2(1平方ヤード当たり0.3〜1オンス)の坪量を有する請求項1記載の多層複合体。
  12. 該伸縮性材料層がフィルム、不織ウエブ、スクリム、織りウエブ、フィラメントのトウ、およびフィラメントのストランドからなる群から選ばれる請求項1記載の多層複合体。
  13. 該伸縮性層がメルトブローン不織ウエブである請求項1記載の多層複合体。
  14. 請求項1記載の該多層複合体を含むことを特徴とする使い捨て物品。
  15. 請求項1記載の該多層複合体を含むことを特徴とするトレーニングパンツ。
  16. 請求項1記載の該多層複合体を含むことを特徴とする保護衣類。
  17. 請求項1記載の該多層複合体を含むことを特徴とする使い捨てオムツ。
  18. 伸縮性層と、離された位置において該伸縮性層に結合された不織層とを含み、該不織層が該離された位置間において襞付けされている天然繊維ニット状複合体であって、
    該伸縮性層がスチレンブロックコポリマー類から選ばれる伸縮性材料を含み、
    該不織層が、第一および第二のポリマー成分を含有する複合繊維を含み、該第一の成分がポリエチレン類、ポリプロピレン類、ポリブチレン類、ポリペンテン類、ポリ酢酸ビニル類、およびそのブレンドおよびコポリマーからなる群から選ばれるポリマーを含み、かつ
    該不織層と該伸縮性層とが、該複合体の全表面積の6%〜20%の範囲内の全結合面積をもつように付着されており、
    該不織層が200 g-mm以下のカップ破砕エネルギーを有し、かつ20 g以下のカップ破砕ピークをもつことを特徴とする上記ニット状複合体。
  19. 伸縮性層と、離された位置において該伸縮性層に結合された不織層とを含み、該不織層が該離された位置間において襞付けされている天然繊維ニット状複合体であって、
    該伸縮性層がスチレンブロックコポリマー類から選ばれる伸縮性材料を含み、
    該不織層が、伸張時の2.54cm(1インチ)当たり20クリンプまでの平均クリンプ度をもつ、クリンプ加工した複合繊維を含み、該繊維が第一および第二のポリマー成分を含み、該第一の成分がポリエチレン類、ポリプロピレン類、ポリブチレン類、ポリペンテン類、ポリ酢酸ビニル類、およびそのブレンドおよびコポリマーからなる群から選ばれるポリマーを含み、かつ
    該不織層と該伸縮性層とが、該複合体の全表面積の6%〜20%の範囲内の全結合面積をもつように付着されており、
    該不織層が200 g-mm以下のカップ破砕エネルギーを有し、かつ20 g以下のカップ破砕ピークをもつことを特徴とする上記ニット状複合体。
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