JP3904615B2

JP3904615B2 - 多成分繊維および多成分繊維の不織構造体

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Publication number: JP3904615B2
Application number: JP10157794A
Authority: JP
Inventors: アールコズラランダル
Original assignee: ファイバーヴィジョンズリミテッドパートナーシップ
Priority date: 1993-04-19
Filing date: 1994-04-15
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2022-04-11
Also published as: DK0621356T3; DE69420069T2; EP0621356A3; EP0621356A2; CA2120104A1; JPH06313217A; EP0621356B1; DE69420069D1; US5487943A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はγ−線耐性の医学的用途用の織物およびこのような織物を製造するための多成分繊維に関するものである。
【０００２】
【技術的背景】
不織布工業における目的の一つは、比較的安価に、かつまた１以上の特定の基準を満たすようにかかる織物を製造することである。不織布、例えばカーディングおよび結合またはスパン結合法により調製されるものなどの不織布は、特に医学並びにその関連分野のための経済的な類の織物を代表する。
広い温度範囲に渡るポリプロピレンの熱的結合性のために、およびポリプロピレン繊維がカーディングにより高速度で軽量ウエブに転化できることから、従来から、ポリプロピレン繊維は例えば上記の方法により不織布の製造のために利用されている。しかしながら、そのγ−線への暴露はポリプロピレンのかなりの機械的特性の劣化を引起し、このような劣化は暴露中のみならず、該暴露によって生じた劣化は長時間に渡り続くことさえある。
γ−線照射処理は医学並びにその関連分野における好ましい滅菌法であり、外科並びに保護物品を包含する医療用織物および材料のあらゆる仕様に対して一般的に利用されている。この理由から、ポリプロピレンは医療並びにその関連用途に対しては不利である。
ポリプロピレンと同様に、ポリエチレンも比較的安価なポリオレフィンの１種である。ポリエチレン類は以下に示すような付随的な利点をも有する。
例えば、上記のようなポリプロピレンとは対照的に、一般的にポリエチレン類は、医療物品の滅菌のために使用される所定の線量のγ−線に暴露した際に大幅な劣化を生じない。ポリエチレン織物は、例えばソフトな手触り、良好なドレープ性およびポリエチレンフィルムに対するヒートシール性などを包含する他の好ましい属性をもち、更にポリエステルまたはナイロン繊維と比較して、ポリエチレンは付随的に比較的高い化学的に不活性な特性、特に酸並びにアルカリ条件に対する耐性をもつことが広く認識されている。
【０００３】
しかしながら、溶融紡糸されたポリエチレンが熱的に結合する繊維であるとは殆ど認識されていない。というのは、一般的にポリプロピレン繊維によって達成される強力な結合特性をもたず、しかもその繊維引張強さが低いからである。ポリエチレンは滑らかで、一般的には他の型のステープルファイバーよりも低いモジュラスをもつ。
熱的に結合するポリエチレンの製造の際に通常遭遇する第一の困難は該繊維のカーディングに関連する問題であり、これは上記の如く該繊維が滑らかで低モジュラスであり、また広い熱的結合ウインドウ(window)をもたないためである。通常、ポリエチレンはかなりの結合が形成される前にカレンダーロールに付着してしまう。
当分野において、100%の線状低密度ポリエチレン繊維が良好な結合挙動により特徴付けられるとする論議があるが、このような例においては、該繊維の手作業によるカーディングおよび極めて低速度での該繊維の結合により上記問題は回避される。
連続相としてのポリエチレンと、そこに分散されたポリプロピレンとを含む多成分繊維は当分野で公知である。米国特許第4,634,739 号（バシラトス(VASSILATOS)'739) および米国特許第4,632,861 号（バシラトス'739の分割：バシラトス'861) はポリプロピレンを配合することにより得られる改良された高圧低密度ポリエチレン(LDPE)を開示しているが、これら２つの特許に記載されているように該高圧低密度ポリエチレンはカーディング可能な熱結合性の繊維を調製するには不適当である。
【０００４】
米国特許第4,839,228 号（ジェジック(JEZIC) 等'228）および米国特許第5,133,917 号（ジェジック等'228の継続出願：ジェジック等'917）はポリプロピレンとのブレンド、即ち動的剪断ミキサーを使用して得られたブレンドとしての線状低密度ポリエチレン(LLDPE) を開示している。ここで、該動的剪断ミキサーの使用は緊密な分散を必要とし、従ってこれに対応して小さなサイズのドメインを必要とする。この点に関連して、これらの特許ではポリプロピレン繊維中に分散されたポリエチレンフィブリルに特に言及しており、該繊維中心近傍の該フィブリルの径は350-500 Å(0.035-0.05 μｍ）の範囲内にあり、また該繊維の周辺部のより稠密なフィブリルの径は約100-200 Å(0.01-0.02μｍ）の範囲内にある。
多成分繊維の調製並びに該繊維から作製した医療用衣服も、同様に当分野で公知である。米国特許第5,108,827 号（ゲスナー(GESSNER))は、主要な連続ポリマー相と、１種以上の不連続相とを含み、該連続相を構成するポリマーが該不連続相のポリマー（類）の融点よりも実質的に高い融点をもつ、多成分繊維を開示している。ゲスナーは、更にこの特許に記載された該多成分繊維から調製した織物が、医療用衣服における用途を包含する種々の目的に対して適していることを教示している。
しかしながら、ゲスナーはポリエチレンの連続相をもつ多成分繊維を教示していない。更に、上記のジェジック等の特許と同様に、ゲスナーも強力な混合を教示、即ち生成する該ポリマードメインがこれに対応して小さくなければならないことをも教示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
主要な線状低密度ポリエチレンの連続相と、少なくとも１種のポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマーおよび／またはポリプロピレンの不連続相とを含み、ここで該ポリマー類が適当な比率で与えられ、かつ該１種以上の不連続相が所定のサイズをもつドメインとして分散されており、またポリプロピレンを特徴付ける比較的強力な結合特性とカーディング処理性両者並びに上記のポリエチレンの好ましい属性を保持している多成分繊維を見出した。特に、このような繊維から調製された織物が十分なγ−線照射耐性と、ポリエチレンを特徴付ける十分な熱的結合強度とをもち、医療並びにその関連用途に適したものとなることを見出した。
そこで、本発明の目的はγ−線耐性をもつ医学的用途用の織物およびこのような織物を製造するための多成分繊維を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は多成分繊維を含むγ−線照射耐性をもつ医療用途用の織物に関する。これらの多成分繊維は少なくとも１種の線状低密度ポリエチレンを含む主要な連続相と、ポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマーおよび／またはポリプロピレンからなる群から選ばれる少なくとも１種のポリマーを含む少なくとも１種の不連続相とを含む。
この少なくとも１種の不連続相はドメインとして該連続相全体に渡り分散されている。好ましくは、該少なくとも１種の不連続相の少なくとも約70重量％が径約0.5 μｍ未満のドメインとして与えられ、および／または該少なくとも１種の不連続相の重量の大部分が約0.08〜約0.12μｍの範囲内の平均径を有するドメインを構成する。
同様に好ましいこととして、該少なくとも１種の線状低密度ポリエチレンの融点は、該少なくとも１種の不連続相およびより好ましくは該不連続相各々の融点と同一または実質的に同一もしくはそれ以下である。具体的には、該不連続相を構成するポリマーの何れも、該少なくとも１種の線状低密度ポリエチレンの融点よりも低い融点をもたないことが好ましい。
該少なくとも１種の不連続相は、好ましくは該繊維の約10〜約45重量％の範囲内で該繊維に含まれる。該主要な連続相ポリエチレンは、好ましくは該繊維の約55〜約90重量％の範囲内で該繊維に含まれる。
【０００７】
好ましい態様においては、該少なくとも１種の不連続相はアイソタクチックポリプロピレンを含む。同様に好ましい態様として、該少なくとも１種の不連続相はポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマーを含む。特に好ましくは、本発明の繊維は、線状低密度ポリエチレンとアイソタクチックポリプロピレンとの２成分繊維、および線状低密度ポリエチレンとポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマーとの２成分繊維を含む。同様に、特に好ましいものは線状低密度ポリエチレンとポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマーと、アイソタクチックポリプロピレンとの多成分繊維である。
本発明は、更に該本発明の多成分繊維を含む不織布または不織構造体にも関連する。特に、本発明は主要な線状低密度ポリエチレンの連続相と、ポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマーおよびポリプロピレンからなる群から選ばれる少なくとも１種の相互分散された不連続相とを含む、特定の縦方向強度および横方向強度をもつ不織布および不織構造体に関する。
好ましくは、このような不織構造体は、48g/m²（40g/平方ヤード(gsy))織物に規格化された（ここで用語「規格化(normalized)」とは特に述べない限り48g/m²（40 gsy）織物に規格化されたことを意味する）、約866 g/cm（約2,200 g/インチ）の規格化された縦方向強度、少なくとも約157 g/cm（約400 g/インチ）の規格化された横方向強度を有し、また放射線量少なくとも約60キログレイ(kGy) のγ−線を照射した後にも、γ−線照射前の縦方向強度の少なくとも約60％を維持している。より好ましくは、これらの構造体は少なくとも約197 g/cm（約500 g/インチ）の規格化された横方向の強度をもち、かつ放射線量少なくとも約60 kGyのγ−線を照射した後にも、γ−線照射前の縦方向強度の少なくとも約70％を維持している。
【０００８】
同様に好ましいこととして、本発明の織物または構造体はカーディングおよび結合法により調製される。
図１〜１２は本発明の繊維を含む、種々の繊維の断面の顕微鏡写真である。
ここで使用する用語「γ−線照射耐性(gamma radiation resistant)」とは、意図した医療用途用の該織物を滅菌するのに十分なγ−線照射処理に対して、該織物をこれらの用途に対して不適当なものとしてしまうであろう程度の機械特性の劣化を生ずることなしに、該照射に耐え得る能力を意味する。この点に関連して、γ−線照射の典型的な滅菌放射線量は諸特性の幾分かの劣化を生ずるであろう。典型的な放射線量は30キログレイ(kGy) であり、更に場合によっては物品は第二回目の30 kGyの放射線量への暴露による再度の滅菌処理に付すことができ、またしばしばかかる処理に付される。
本明細書で使用する用語「主要な(dominant)」とは、本発明の多成分繊維の該連続相を与える該ポリマーの、該１種以上の不連続相を構成するポリマーに対する相対的な量を表すのに使用する。この点に関連して、多重ポリマー連続／不連続相組成物、例えば多成分繊維において、どのポリマーが該連続相並びに不連続相を形成するかは、該ポリマー類の同一性並びにその相対的割合に依存し、本発明の該主要な連続相は、従って該１種以上の不連続相を構成するポリマーの量に相対的なある量の該主要な連続相を構成するポリマーを含むものと理解され、結果として該連続相が該主要な相を維持し、かつ該１種以上の不連続相が該連続相内にドメインとして分散されている。
【０００９】
本発明の多成分繊維は、好ましくは１種以上の線状低密度ポリエチレン(LLDPE) を含む主要な連続相と、該線状低密度ポリエチレン相内にドメインとして分散された少なくとも１種の不連続相として与えられる１種以上の追加のポリマーとを含む。上記の１種以上の不連続相用に適したポリマーはポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマー類、およびポリプロピレン類を包含し、更に別のポリオレフィン類、例えば線状低密度ポリエチレンと殆ど不混和性で、これに対応して不連続なドメインを形成するポリオレフィン類をも包含し得る。
上記の少なくとも１種の線状低密度ポリエチレンは、好ましくは該１種以上の不連続相を構成するポリマー各々の融点よりも低い融点を有し、具体的には１種以上のポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマー類が存在する場合には、該ポリエチレンの融点は、一般的に該コポリマーの融点と同一またはそれよりも低く、一方でポリプロピレンに関連して、該ポリエチレンの融点は、一般的に該ポリプロピレンの融点よりも低いであろう。これら全ての相を構成するポリマーは好ましくは熱可塑性ポリマーである。
同様に好ましいこととして、該不連続相を構成するポリマー各々は該線状低密度ポリエチレンとは不混和性もしくは少なくとも実質的に不混和性である。２種以上の不連続相が存在する場合、これらは相互に不混和性であるか、あるいは高度にもしくは僅かに混和性であり得る。
【００１０】
２種の不連続相を構成するポリマーが存在し、かつこれらが相互に不混和性である場合、このような不連続相を構成するポリマー各々は別々の不連続相として与えられるが、該多数の不連続相を構成するポリマーが幾分混和性である場合には、これらポリマーは該混和性の程度に応じて共通の不連続相として存在することができる。これがポリプロピレンとポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマー類とが不連続相を構成するポリマーとして存在する状況におけるファクタとなり得る。
この点に関連して、約６重量％以下のエチレン含有率および該ポリプロピレンよりも低い融点並びに結晶化温度により特徴付けられるポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマーの存在は、全体で３種のポリマーが存在する場合には、該ポリエチレンとポリプロピレンとの間の混和性を幾分か高める。該不連続相のドメインが該連続相とある程度の混和性をもつ場合における、本発明のこのようなポリマーの構成は、γ−線照射耐性と熱的結合可能性とのバランスの点で望ましいと考えられる。
具体的には、ポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマーのエチレン含有率が低ければ低い程、特性並びに挙動のポリプロピレンとの類似性はより大きくなり、またその結果該コポリマーのポリプロピレンとの混和性もより大きくなる。従って、本発明の繊維において、該不連続相を構成するポリマーが少なくとも２種の異なるポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマー類を含む場合においては、該２種のポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマー類のエチレン含有率が近ければ近い程、その類似性および結果としてのその混和性が大きくなる。
【００１１】
上記の点に関連して、ポリプロピレンおよび１種以上のポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマー類両者の使用は、該不連続相の粘度を変えることによって、該連続および不連続相間の不混和性を制御する手段として有用であると考えられる。
適当な線状低密度ポリエチレンはMI州、ミッドランドのザダウケミカル社(The Dow Chemical Company)から入手できるダウ(Dow) 6835、6811、61800.15、61800.03、61800.13および61800.31を包含する。好ましい特別な線状低密度ポリエチレンは密度0.95g/ccおよびメルトインデックス(MI)17 dg/分（重量平均分子量=50,000 g/mol)を有するものである。
適当なポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマー類は約９重量％までのエチレンを含有するコポリマーであり、好ましくは該エチレンは該ポリマー中にランダムに分散されている。使用可能な市販品として入手できるポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマーはTX州、ダラスのフィナオイルアンドケミカル社(Fina Oil and Chemical Company) から入手できるフィナ(FINA) Z9450である。このようなランダムなポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマー類の好ましいものは、約10〜約5dg/分あるいはそれ以下の低溶融流量によって特徴付けられ、かつ１種以上の酸化防止剤および／またはヒンダードアミン光安定化剤により安定化されたコポリマーである。このような低溶融流量かつ高度に安定化されたポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマー類の特に好ましい例は約５ dg/分の溶融流量（重量平均分子量=275,000 g/mol) を有し、および６重量％のエチレンを含むものであり、また特に好ましいものは低エチレン含有率、例えば３重量％のエチレン含有率を有するポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマー類である。
【００１２】
適当なポリプロピレン(PP)はアタクチック、シンジオタクチック、およびアイソタクチックポリプロピレン類を包含し、中でもアイソタクチックポリプロピレン類が好ましい。特に好ましいアイソタクチックポリプロピレン類は40以下あるいは約40 dg/分の溶融流量を有するものである。使用可能な市販品として入手できるアイソタクチックポリプロピレン類はDE州、ウイルミントンのハイモントU.S.A.社(Himont U.S.A., Inc.) から入手可能なハイモント(Himont) PH011、P165およびP128並びにIL州、シカゴのアモコケミカル社(Amoco Chemical Company)から入手できるアモコ(Amoco) ４MFR および９MFR ペレットを包含する。
本発明において使用可能な該線状低密度ポリエチレン、ポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマー類およびポリプロピレン類はゲスナー(GESSNER) 、バシラトス(VASSILATOS)'739および'861、ジェジック(JEZIC) 等の'228および'917、米国特許第3,616,149 号（ウインクローファー(WINCKLHOFER))、日本国特許公開No. 3279459 およびNo. 59041342、米国特許第4,830,907 号（ソイヤー(SAWYER)等'907）、米国特許第4,880,691 号（ソイヤー等'691) および米国特許第4,990,204 号に記載されているものであり、これらは線状低密度ポリエチレン類を溶融紡糸する上で有用な諸特性の最適範囲を開示している。これら特許および公開公報の開示事項全体を本発明の参考とする。
上記ポリマーの適当な組み合わせに関連して、１種以上の上記の如きポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマー類、または１種以上の上記の如きポリプロピレン類の適当な組み合わせ、または１種以上の上記の如きポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマー類と１種以上の上記の如きポリプロピレン類との組み合わせを、該線状低密度ポリエチレンの主要な連続相中に不連続相として含めることができる。従って、本発明の該多成分繊維は、例えば線状低密度ポリエチレンとポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマーとの、または線状低密度ポリエチレンとポリプロピレンとの２成分繊維であり得、また該多成分繊維は２種以上のポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマー類、または２種以上のポリプロピレン、または該ポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマーおよびポリプロピレン各々の１種以上を、該ポリエチレンの連続相全体に分散した状態で含むことができる。
【００１３】
これらポリマーの相対的量に関連して、これらポリマーは所定のγ−線照射耐性を与え、かつ連続／不連続相構成を与えるような比率で与えられる。γ−線照射による劣化に敏感な、存在するあらゆる不連続相を構成するポリマー、例えばポリプロピレンに対する前者のパラメータに関連して、その割合はγ−線照射による滅菌が織物を意図した用途、特に医療並びにその関連分野における用途にとって不適当なものとすることを防止するであろう量に限定される。特に、後者のパラメータに関連して、該ポリマー類は該主要な連続相を与える線状低密度ポリエチレンと、ドメイン形状で少なくとも１種の不連続相として該連続相全体中に分散されたポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマーおよび／またはポリプロピレンとを与えるような割合で存在し、この点に関連してランダムなポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマーの使用は、カーディングおよび熱的結合に対して十分なドメイン形状と、γ−線照射による滅菌後の所定の織物強度の維持との両者を達成するのに有効な手段である。
好ましい範囲として、該線状低密度ポリエチレンは該繊維中にその約55〜約90重量％の範囲内で含まれ、該線状低密度ポリエチレンに対する別の好ましい範囲は該繊維の約70〜約80重量％の範囲内である。特に好ましいポリエチレンの割合は該繊維を基準として70重量％、または約70重量％、および80重量％または約80重量％である。
【００１４】
該１種以上の不連続相は、好ましくは全体として該繊維の約10〜約45重量％、または約20〜約30重量％の範囲内である。該１種以上の不連続相に関する特に好ましい全体としての割合は該繊維の20重量％または約20重量％、および30重量％または約30重量％である。
本発明の多成分繊維に対して好ましい一つのポリマーの組み合わせは、該主要な連続相としての密度0.95g/ccおよびメルトインデックス17 dg/分（重量平均分子量=50,000 g/mol)を有する線状低密度ポリエチレンと、ランダムに配置された６重量％または約６重量％のエチレンを含み、かつ低溶融流量、好ましくは５、または約5dg/分（重量平均分子量=275,000g/mol)を有するポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマーとを含み、この組み合わせはこれら２種のポリマーの２成分繊維として、あるいは更に別の１種以上のポリマーを含む多成分繊維とすることができる。この組み合わせに関連して、該線状低密度ポリエチレンは、好ましくは該ポリマー全体の約70％〜約80％の範囲で含まれ、残部は該ポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマーまたはこのコポリマーと付随的な１種以上の他のポリマーで構成される。好ましくは、上記１種以上の付随的なポリマーはアイソタクチックポリプロピレンである。
本発明の多成分繊維には、更により高い融点および／またはより高い分子量を有する不連続相を構成するポリマーを配合できる。このようなポリマーは低エチレン含有率のポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマー類およびポリプロピレンホモポリマー類を包含する。
【００１５】
該ポリマーの比率をγ−線照射耐性となるように調製することに加えて、該１種以上の不連続相のドメインサイズも、同様に同じ目的で制御される。特に、該１または複数の不連続相のドメインは一定のサイズ、好ましくはあるサイズまたはそれ以下のサイズを有し、結果としてγ−線照射による該不連続相を構成する１種またはそれ以上のポリマーの劣化は、本明細書に示した意味の範囲内において、該織物がγ−線照射耐性であることを妨害するといった、全体としての該織物の全特性に大きな悪影響を与えないであろう。
従って、本発明の多成分繊維は、好ましくは該少なくとも１種の不連続相の少なくとも約70重量％が約0.05〜約0.3 μｍの範囲内の径をもつドメインとして存在するように調製される。また、あるいはこれに加えて、本発明の多成分繊維は該少なくとも１種の不連続相の重量の大部分が約0.08〜約0.12μｍの範囲内の平均径をもつドメインとして存在するように調製される。
このドメインのサイズに影響を与える一つのファクタは、該多成分繊維の調製の際に上記ポリマーを混合するその混合の程度である。この点に関連して、この混合の程度が高ければ高い程、該１種以上の不連続相のドメインサイズは小さくなる。本発明の目的を達成するのに必要な該ドメインサイズを得るのに要する混合の程度は、過度の実験を実施することなく、当業者は容易に決定できる。
本発明の多成分繊維は公知の装置を使用した公知の技術によって調製できる。先ず、該ポリマーを機械的に混合し、あるいは混合しかつ溶融し、次いで押出機に供給し、あるいは例えば上記のような予備的な混合並びに溶融工程を経ることなく、ポリマーペレットを重力供給するなどによって該ポリマーを単に該押出機に供給することも可能である。
【００１６】
該押出機内で、該ポリマー類を混合し、溶融し、かつ加熱し、次いでこれらポリマーをそこからフィラメント形状で押出す。これらのフィラメントを所定の伸張並びにクリンピングにかけ、次いで裁断してステープルファイバーを得る。
生成するステープルファイバーは本発明の不織布または不織構造体の調製に使用できる。この点に関して、かかる繊維を、好ましくはカーディングによりウエブに形成し、更に任意の他の公知の商業的方法（例えば、繊維をウエブに凝集するための機械的、電気的、空力的、または水力的手段、具体的にはエアーレイイング、カーディング／ハイドロエンタングリング、ウエットレイイング、ハイドロエンタングリング、およびスパン結合（即ち、該繊維のスパン結合法による直接的な繊維ウエブへの溶融紡糸）などもこの目的に適したものであり得る。
かくして調製したウエブを結合して、好ましくはカレンダリングにより本発明の織物または構造体を調製する。適当なカレンダリング手段はダイヤモンド型にパターン付けした型押（約15〜25％のランド面）ロールおよび平滑ロールを包含し、ロールのダイヤモンド型以外のエンボス処理も同様に利用できる。スルーエアーおよび超音波結合などの他の熱並びに音波結合技術も適している。
本発明の繊維は適当に裁断し、バインダ繊維として使用でき、更にまた編布並びに製織操作において連続したフィラメントとして使用することも可能である。好ましくは、該繊維は約１〜６ dpf、より好ましくは約２〜４ dpfを有する。好ましくは、ステープルファイバーは約25〜150mm(約１〜６インチ）、より好ましくは約32〜76mm（約1・1/4 〜３インチ）の、最も好ましくは約38〜62mmの長さを有する。最も好ましくは、紡糸繊維は約５〜14.6デシテックスであり、かつステープルファイバーは約2.3 〜7.4 デシテックスである。
【００１７】
本発明の不織布または不織構造体は、種々の用途、例えばオーバーストック織物、使い捨て可能な衣料、濾過媒体、フェースマスク、および充填材料など（これらに限定されない）に適している。本発明の繊維のγ−線照射耐性に関連する上記の議論によれば、本発明の繊維はこのような照射処理による滅菌を意図した材料として特に適している。
従って、本発明の織物または構造体は医療、衛生並びに関連用途、特にγ−線照射による滅菌処理に付される場合に適している。好ましい例は医療並びに外科用のドレープおよび衣類、並びにクリーンルーム用の衣服を包含する。
本発明の織物または構造体は、更にポリエチレンフィルムの薄層で押出し被覆される織物の基材、および放射線耐性バリヤー織物として機能し得る織物の基材として使用することも可能である。この点に関連して、用語「バリヤー(barrier)」とは、血液、アルコール、水、およびポリエチレンに対して腐食性ではない他の溶剤などの液体の該織物を介する不浸透性に関連する。他の有用なバリヤー層はウエットレイイングによる織物およびメルト−ブロー成形されたウエブなどである。好ましい該バリヤー層を構成するポリマーは少なくとも55重量％のエチレン単位を含む。好ましいバリヤー織物の１例はエクセール(EXXAIRE: 商標）通気性ポリエチレンフィルム（イリノイ州、レイクツーリッヒのエクソンケミカル社(Exxon Chemical Company)製）である。
好ましくは、本発明の不織布は約17.9〜95.7g/m²（約15〜80g/平方ヤード(gsy))、より好ましくは約34.3〜70.1g/m²（約28.6〜58.6 gsy）の坪量を有する。比較のために、このような織物の強度に関連するデータは48g/m²(40 gsy)の坪量に規格化することができる。
【００１８】
【実施例】
以下本発明を実施例により説明する。これら実施例は本発明を説明する目的で与えられるものであって、何等本発明を制限するものではない。特に述べない限り、全ての％、部等は重量基準である。
数種の繊維および織物（本発明の繊維および織物を含む）を、以下の表１にＡ−Ｍとして特定し、かつ表１に示された諸特性を有するポリマーを使用して調製した。表１に与えられた情報に示したように、ポリマーＡ、Ｂ、Ｈ、Ｊ、ＫおよびＬは線状低密度ポリエチレンであり、またポリマーＣは線状アイソタクチックポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマーであり、更にポリマーＤ、Ｅ、Ｆ、ＧおよびＭはアイソタクチックポリプロピレンであり、ポリマーＩは、CT州、ダンバリーのユニオンカーバイドケミカルズアンドプラスチックス社のポリオレフィン部門(Union Carbide Chemicals and Plastics Co., Inc., Polyolefins Div.)から入手したDMDA8920、即ち低圧高密度ポリエチレン(HDPE)である。
ポリマーＧおよびＭを除き、これら全てのポリマーは始めにペレットとして与えられた。ポリマーＧおよびＭは「フレーク(flake)」樹脂として与えられた。
【００１９】
【表１】

【００２０】
実施例１〜30の繊維は２段階法または一段階法に従って、以下の表２に記載のポリマーを、表に記載の割合で使用して調製した。実施例１、２、５〜12、および20〜30の繊維および不織布は本発明のものであり、その中で実施例21および22両者の連続相は２種のポリエチレン、即ちポリマーＡおよびＬを表に記載の量で含有する。
実施例３、４および14-19 はコントロールであり、100%のポリエチレンからなり、実施例13もコントロールであり、100%のポリプロピレンからなる。
実施例１〜30の幾つかの繊維の顕微鏡写真を撮影した。具体的には、図１、２および４は、それぞれ10,000倍に拡大した実施例１〜３各々のRuO₄−染色繊維の断面の顕微鏡写真であり、一方で図３および５はそれぞれ150,000 倍に拡大した実施例２および３各々のRuO₄−染色繊維の断面の顕微鏡写真であり、図６〜１２はそれぞれ15,000倍に拡大した実施例５〜１１各々のRuO₄−染色繊維の断面の顕微鏡写真である。
上記のRuO₄による染色はトレント(TRENT) 等, マクロモレキュールズ(Macromolecules), 1983, 16, No. 4,「電子顕微鏡観察用のポリマーの四酸化ルテニウム染色(Ruthenium Tetroxide Staining of Polymers for Electron Microscopy)」に記載の技術に従って実施した。この文献の内容全体を本発明の参考とする。
【００２１】
【表２】

【００２２】
表２に記載した如く、実施例１〜３および13〜30の繊維は２段階法により調製した。その第一段階では、該指定したポリマーのブレンドをタンブルミキサーで混合して組成物を調製した。これら２段階法の幾つかにおいては、ポリプロピレンまたはポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマー類を含まず、100%のポリエチレン（100% LLDPEまたはHDPEとブレンドしたLLDPE)からなる実施例を実施して、コントロールとした。
実施例１〜３および13〜30の繊維を調製するためにこれらの２段階法で使用した加工条件を以下の表３に示す。
【００２３】
【表３】

【００２４】
特に実施例１に関連して、該第一段階における該ペレット混合物を押出機に重力供給し、次いで加熱し、約205 〜220 °Ｃのメルト温度にて、円形断面をもつ多成分繊維を押出しかつ紡糸した。溶融前に、該押出機の供給口において該混合物を窒素ガスでガスシールした。
このメルトを標準的な675 個の押出し孔を通して、400 m/分の押出速度で押出して、5.7 デシテックス(dtex)（フィラメント当たり5.0 デニール）のスピンヤーン(spin yarn) を調製した。冷却ボックス内の該繊維スレッドライン(threadlines) を正常な周囲大気冷却（クロスブロー(cross blow)）に付した。
第二段階において、生成した連続フィラメントを、機械的延伸比2.5Xを使用して全体として延伸した。この延伸トウを、スチームを含むスタッフィングボックス(stuffer box) を使用して、118 クリンプ/10cm （約30クリンプ／インチ）でクリンプ処理した。実施例全体に関連して、各実施例の繊維をカーディングの目的に対して十分な凝集性をもつようにクリンプ処理した。
各段階中、該繊維を、エトキシル化脂肪酸エステルおよびエトキシル化アルコールホスフェート（商品名ルロール(Lurol) PP 912としてNC州モンローのジョージＡゴールストン社(George A. Ghoulston Co., Inc.) から入手できる）の0.4 〜0.8 重量％の仕上げ混合物（繊維上での仕上げ混合物の重量％）で該繊維を被覆し、48mmに裁断した。
次いで、これら繊維を30.5m/分(100フィート／分）の速度で公知の繊維ウエブにカーディングした。この際に使用した装置並びに手順は、レガール(Legare), R.J., 1986タッピ(TAPPI) 、シンセティックファイバーフォーウエットシステム＆サーマルボンディングアプリケーションズ(Synthetic Fibers for Wet System and Thermal Bonding Applications), ボストンパークプラザホテル＆タワーズ(Boston Park Plaza Hotel & Towers), MA州、ボストン、1986年10月9-10, 「サーマルボンディングオブポリプロピレンファイバーズインノンウォーブンズ(Thermal Bonding of Polypropylene Fibers in Nonwovens)」, pp. 1-13 および添付された表および図面に記載されている。この文献の開示事項全体を本発明の参考とする。
【００２５】
具体的には、一般にステープルの３−層ウエブを、ダイヤモンド模様の型押カレンダーロールおよび平滑ロールを127 〜140 °Ｃのロール温度および420 ニュートン／cm(240ポンド／インチ）のロール圧にて使用して、同等に配向し、かつ堆積し（主として縦方向）、かつ結合して、名目上48g/m²(40g／平方ヤード）の重量のテスト用不織構造体を得た。
他の２段階法の実施例については、該繊維を異なるロール温度範囲を使用して処理した。以下の表６に、各実施例の繊維に対する最適温度条件を特定する。全ての例において、25mm×178mm （１インチ×７インチ）の該不織構造体のテストストリップを、次にMA州、カントンのインストロン社(Instron Corporation) 製の引張試験機を使用して、横方向(CD)強度および伸び（破断点）について同じようにテストした。
表２に記載した如く、実施例４〜12の繊維は１段階法により調製した。先ず、表１の実施例４〜12に特定したポリマー組成物を、制御された速度で共通の混合容器にこれらポリマーを供給することにより調製して、指定されたポリマーの組み合わせのブレンドを実施した。
実施例４〜12の繊維を調製するために、この１段階法で使用した加工条件を以下の表４に記載する。
【００２６】
【表４】

【００２７】
特に、実施例４に関連して、該ペレット混合物を押出機に重力供給し、次いで加熱し、約200 〜210 °Ｃのメルト温度にて、円形断面をもつ繊維を押出しかつ紡糸した。溶融前に、該押出機の供給口において該混合物を窒素ガスでガスシールした。
このメルトを64,030個の押出し孔を通して押出し、16m/分の速度で巻取りかつ延伸比を2.2Xとするように35m/分の速度で延伸した。この延伸トウを99クリンプ／10cm（約35クリンプ／インチ）にてスタッフィングボックスを使用してクリンプ処理した。この繊維を上記２段階法で使用したものと同一の仕上げ混合物で被覆し、裁断して裁断長さ48mmをもちかつ4.5 dtexのステープルファイバーを生成した。
次いで、上記のレガールの1986 TAPPIの文献に記載された装置および手順を使用して、この繊維を30.5m/分(100フィート／分）にてカーディング処理して、公知の繊維とした。
この点に関連して、２段階法と同様に、ステープルの３−層ウエブを、ダイヤモンド模様の型押カレンダーロール（全結合領域約15％を有する）および平滑ロールを120 〜126 °Ｃのロール温度および420 ニュートン／cm(240ポンド／インチ）のロール圧にて使用して、同等に配向し、かつ堆積し（主として縦方向）かつ結合して、名目上48g/m²(40g／平方ヤード）の重量のテスト用不織構造体を得た。
【００２８】
他の１段階法の実施例については、該繊維を異なるロール温度範囲を使用して処理した。該２段階法の実施例に関連して議論したように、１段階法の実施例に対する最適温度条件を同様に以下の表６に示す。該２段階法の実施例と同様に、この１段階法の実施例についても、25mm×178mm （１インチ×７インチ）の該各不織構造体のテストストリップを、次いでインストロン社製の引張試験機を使用して、横方向(CD)強度および伸び（破断点）について同じようにテストした。
上記の実施例１および４並びに他の実施例に関連して、使用した特定の条件を表３および４に記載した。各実施例の繊維の諸特性を以下の表５に示し、また表６はこれら繊維から得られたカーディング処理し、かつカレンダー掛けした不織布の横方向の諸特性を示す。強度値は坪量48g/m²(40g／平方ヤード）に対して規格化した値であり、織物の伸びに関する値は規格化されていない。実施例23、25および30の繊維から調製した織物に対しては、２つの異なる実験を実施した。これらを表６においてＡおよびＢとした。
【００２９】
【表５】

＊：疎水性仕上げを使用。
【００３０】
【表６】

*:48g/m² (40g/平方ヤード）に規格化した。
**: 実施例16の織物は、90重量％の実施例16の繊維と10重量％のレーヨン繊維とを含む繊維ブレンドから作製した。
【００３１】
メリーランド州、ディッカーソンのニュートロンプロダクツ社(Neutron Products, Inc.)製のコバルト-60 γ−線源を使用して、実施例１、３、５〜７および９〜13の織物をγ−線照射耐性につきテストした。更に、実験室着由来のティベック(Tyvek) 織物をもこのようにテストしたが、この目的のために該織物は実施例31におけるように設計した。ティベックはプラスチック様で、フィルム状に100%スパン結合した、ゲル−スパン、低メルトインデックスポリエチレンであり、DE州、ウイルミントンのE.I.デュポンドゥネモアーズ社(DuPont de Nemours Company) から入手したものである。
具体的には、各実施例の織物を60キログレイ(kGy) 単位の放射線に暴露した。次いで、25mm×178 mm(1インチ×７インチ) のテストストリップを、放射線で照射された各織物および各実施例の未処理の織物から採取した。
次に、処理および未処理テストストリップをインストロン社の引張試験機を使用して、縦方向の引張強さ(MDS) について同様にテストした。この縦方向の引張強さは処理ストリップ（テストを13、27および62日目に実施した、実施例３および31の場合を除く）の放射線照射後６、33および62日目に測定した。
処理したストリップについて、保存された縦方向の引張強さの割合(%) も、上記の３つの時点各々において決定した。このパラメータは[MDS（照射)/MDS(未処理)]×100%として算出した。
上記の放射線照射および引張試験の結果を以下の表７に記載する。
【００３２】
【表７】

実施例３は積層し、超音波結合した。
＊：13、27および62日後にテストした。
【００３３】
表７に与えたMDS 保存値(%) は規格化されたMDS 値を使用して算出した。具体的には、表７のMDS 値は全て規格化されており、実際のテストした織物の、48g/m²（ 40g/ 平方ヤード(gsy))における等価なMDS 値を表し、これは多くの場合において、約48±６g/m²（約40±５g/平方ヤード）であった。
このような規格化により、過剰の織物の坪量および不十分な織物坪量の不足分につき、該MDS およびCDS 値を補正した。例えば、織物が52.2g/m²(43.6g/ 平方ヤード）の坪量をもつ場合、規格化されたMDS 値はこの織物について実際に得られた値の40/43.6 としてまとめた。
表７に示した結果から理解できるように、本発明の織物、即ち実施例１、５〜７および９〜12の織物は、全て３つのテスト時点各々において、該100%ポリエチレン織物の値よりも高いMDS 保存値を示した。
最後に、本発明を特定の手段、材料、および態様に関連して記載してきたが、本発明はこれらの特定の記載に制限されず、特許請求の範囲内に入るあらゆる等価な範囲に及ぶものと理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 10,000倍に拡大した実施例１の繊維の断面の顕微鏡写真である。
【図２】 10,000倍に拡大した実施例２の繊維の断面の顕微鏡写真である。
【図３】 150,000 倍に拡大した実施例２の繊維の断面の顕微鏡写真である。
【図４】 10,000倍に拡大した実施例３の繊維の断面の顕微鏡写真である。
【図５】 150,000 倍に拡大した実施例３の繊維の断面の顕微鏡写真である。
【図６】 15,000倍に拡大した実施例５の繊維の断面の顕微鏡写真である。
【図７】 15,000倍に拡大した実施例６の繊維の断面の顕微鏡写真である。
【図８】 15,000倍に拡大した実施例７の繊維の断面の顕微鏡写真である。
【図９】 15,000倍に拡大した実施例８の繊維の断面の顕微鏡写真である。
【図１０】 15,000倍に拡大した実施例９の繊維の断面の顕微鏡写真である。
【図１１】 15,000倍に拡大した実施例10の繊維の断面の顕微鏡写真である。
【図１２】 15,000倍に拡大した実施例11の繊維の断面の顕微鏡写真である。

Claims

主要な線状低密度ポリエチレンの連続相と、ドメインとして該主要な連続相全体に渡り分散された少なくとも１種の不連続相とを含み、該少なくとも１種の不連続相の少なくとも７０重量％が０．０５〜０．３μｍの範囲内の径を有するドメインを含み、ここで、該重量割合及び直径はＲｕＯ ₄ −染色繊維の断面の顕微鏡写真から決定されるものであり、かつ該少なくとも１種の不連続相がポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマー類およびポリプロピレンからなる群から選ばれる少なくとも１種のポリマーを含有することを特徴とする多成分繊維。
主要な線状低密度ポリエチレンの連続相と、ドメインとして該主要な連続相全体に渡り分散された少なくとも１種の不連続相とを含み、該少なくとも１種の不連続相の重量の大部分が０．０８〜０．１２μｍの範囲内の平均径を有するドメインを含み、ここで、該重量割合及び直径はＲｕＯ ₄ −染色繊維の断面の顕微鏡写真から決定されるものであり、かつ該少なくとも１種の不連続相がポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマー類およびポリプロピレンからなる群から選ばれる少なくとも１種のポリマーを含有することを特徴とする多成分繊維。
該線状低密度ポリエチレンが、該少なくとも１種の不連続相の少なくとも１種のポリマーの融点とほぼ同一またはそれよりも低い融点をもつ請求項１または２に記載の多成分繊維。
該少なくとも１種の不連続相が、該繊維を基準として 10 〜 45 重量％の範囲内にあり、かつ該主要なポリエチレンの連続相が、該繊維を基準として 55 〜 90 重量％の範囲内にある、請求項１〜３の何れか１項に記載の多成分繊維。
該少なくとも１種の不連続相がアイソタクチックポリプロピレンを含む、請求項１〜４の何れか１項に記載の多成分繊維。
該線状低密度ポリエチレンと、該アイソタクチックポリプロピレンとの２成分ポリマーである請求項５記載の多成分繊維。
該少なくとも１種の不連続相が９重量％までのエチレンを含有するポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマーを含む請求項１〜４の何れか１項に記載の多成分繊維。
該線状低密度ポリエチレンと、該ポリ（プロピレン−コ−エチレン）コポリマーとの２成分ポリマーである請求項７記載の多成分繊維。
該少なくとも１種の不連続相が、更にアイソタクチックポリプロピレンを含む請求項７記載の多成分繊維。
dpf １〜６（１．１１〜６．６７デシテックス）および長さ 25 〜 152 mm （１〜６インチ）のステープルファイバーである、請求項１〜９の何れか１項に記載の多成分繊維。
2.3 〜 7.4 デシテックスおよび 38 〜 62mm のステープルファイバーである、請求項１〜１０の何れか１項に記載の多成分繊維。
請求項１〜１１のいずれかに記載の多成分繊維を含む不織構造体。
坪量１７．９〜９５．７ g/m ² （１５〜８０ｇｓｙ）および横方向の強度少なくとも 157 g/cm （ 400 g/ インチ） (48g/m ² （４０ｇｓｙ）に規格化された）を有し、かつ少なくとも 60 kGy のγ−線放射線量の照射後に、γ−線放射線量の照射前の縦方向の強度の少なくとも約 60 ％を保存する、請求項１２記載の不織構造体。
48g/m ² （４０ｇｓｙ）に規格化された横方向の強度少なくとも 197g/cm （ 500 g/ インチ）をもち、かつ少なくとも 60 kGy のγ−線放射線量の照射後に、γ−線放射線量の照射前の縦方向の強度の少なくとも 70 ％を保存する、請求項１３記載の不織構造体。
カーディングおよび結合処理により得られる請求項１２〜１４の何れか１項に記載の不織構造体。
34.3 〜 70.1g/m ² （２８．６〜５８．６ｇｓｙ）の範囲の坪量を有する請求項１２〜１５の何れか１項に記載の不織構造体。
請求項１２〜１６のいずれかに記載の不織構造体をγ−線に暴露する工程を含むことを特徴とする照射不織材料の製造方法。
該γ−線放射線量が滅菌を達成するのに十分な量である請求項１７記載の方法。
該γ−線放射線量が少なくとも３０ｋＧｙである請求項１８記載の方法。
１７．９〜９５．７ g/m ² （１５〜８０ｇｓｙ）の坪量と、 48g/m ² （４０ｇｓｙ）に規格化された強度少なくとも 157g/cm(400 g/ インチ）をもつ該不織構造体に、該γ−線照射前の縦方向の強度の少なくとも 60 ％を付与する、請求項１７〜１９の何れか１項に記載の方法。
少なくとも 197g/cm(500 g/ インチ）の規格化された横方向の強度を有する該不織構造体に、該γ−線照射前の縦方向の強度の少なくとも 70 ％を付与する請求項２０記載の方法。
請求項１〜１１の何れか１項に記載の繊維をγ−線に暴露することにより得られる照射繊維。
該γ−線放射線量が滅菌を達成するのに十分な量であり、少なくとも３０ｋＧｙである請求項２２記載の繊維。
請求項１７〜２０の何れか１項に記載の方法により作製される照射不織構造体であって、該γ−線放射線量が少なくとも60 kGyであり、該照射不織構造体が該γ−線照射前の、該不織構造体を特徴付ける該縦方向の強度の少なくとも60％を有することを特徴とする上記照射不織構造体。