JP3947562B2 - 耐久性のある湿潤性を持つ不織布 - Google Patents

Description

発明の背景
本発明は、「形成用ワイヤー」上に運び接着して構造的な一体性を備えるようにすることができるか、又はスライバー、ステープル、トウのような他の構造として使用するためのフィラメント状に押し出すことができる熱可塑性ポリマーフィラメントの押し出しにより形成される改良された不織布又は不織ウエブに関する。
ファイバーやファブリック、その他種々の成型物を形成するために熱可塑性ポリマーを使用することは良く知られている。これら用途のための普通の熱可塑性ポリマーは、ポリオレフィン特にポリエチレン及びポリプロピレンである。ポリオレフィンは、分類としては疎水性物質としての傾向があり、したがって水に対しては濡れ難く、これら物質により形成したファイバーやファブリックは、湿潤性が求められる用途には完全に適しているということはできない。このような用途は、おしめや婦人用衛生用品、失禁用製品、包帯等の、一般に親水性の性質を示す物質を使用する吸収性製品としてのものがある。しかし、その疎水性特性にもかかわらず、ポリオレフィンは、その低価格のために、最も普遍的な熱可塑性ファイバー形成用ポリマーであり続けている。その結果、ポリオレフィンポリマーから形成したポリオレフィンファイバー及びファブリックに親水性と湿潤性を付与する試みが数多くなされている。
上述した用途及び他の用途において、たとえばおしめのような製品は、廃棄されるまでの間に何回もの液体の攻撃を受けることになる。したがって、ポリオレフィンに与えられる湿潤性は、耐久性のあることが重要である。１回又は２回程度の湿潤により湿潤性の特性が大幅に減退するか又は完全に除去されるような湿潤性のポリオレフィンは、多数回の攻撃を受ける用途では有用性が非常に限られたものとなる。したがって、耐久性のある湿潤性は、少なくとも３回の前もっての湿潤の後でも濡れることができる能力として定義される。
本発明の目的は、耐久性ある湿潤性を備え、実施が比較的簡単な、すなわちファイバーに普通とは異なる後処理を必要としない、ポリオレフィンファブリック及びファイバーを提供することである。耐久性のある湿潤性を持ったポリオレフィンファイバーを提供することが本発明の他の目的である。
発明の要約
本発明の目的は、式

に示す親水性添加剤を混合したポリオレフィンから形成される。ここに、ｘは１から１５までの整数であり、Ｒは炭素数が１８までのアルカン又はアルケンであり、Ａ、Ｂ、Ｃは１に等しいか又はそれより大きい整数で、どのような順序で配列されてもよく、ｚは１に等しいか又はそれより大きい整数であり、形成されるファイバーは、ファイバー形成前に親水性添加剤を加えることにより形成されたポリオレフィンである。
発明の詳細な説明
ここで使用する「不織布又は不織ウエブ」という用語は、個々のフィラメントやファイバー、あるいは糸が織り重ねられているが、編成又は織成におけるように規則的ではない状態にある構造を有するウエブを意味する。不織布又は不織ウエブは、種々の方法、たとえばメルトブロー法、スパンボンド法、ボンド・カード・ウエブ法などの方法により形成されてきた。
ここで使用する「メルトブローファイバー」という用語は、溶融状態の熱可塑性物質を、複数の微細な、通常は円形の毛細状ダイを通して溶融糸又はフィラメントとして高速のガス（たとえば空気）流中に押し出して、該ガス流が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、たとえばマイクロファイバーの直径にまで減少させることによって形成されるファイバーを意味する。その後では、メルトブローファイバーは、高速ガス流に運ばれて集積面上に集められ、分散状態のメルトブローファイバーのウエブを形成する。このような方法は、たとえばブーチンに与えられた米国特許第3,849,241号に開示されている。
ここで使用する「スパンボンドファイバー」という用語は、溶融状態の熱可塑性物質を、複数の微細な、通常は円形の毛細状口金からフィラメント状に押し出し、押し出されたフィラメントの直径を、たとえばアペルらに与えられた米国特許第4,340,563号及びドルシュナーらに与えられた米国特許第3,692,618号により急速に減少させることによって形成又は「スピニング」された小直径ファイバーを意味する。スパンボンド法における「ボンディング」工程は、通常は、スピニングされたファブリックを加熱カレンダーのロール間に通すことにより、熱的に達成される。カレンダーロールにより種々のパターンをファブリックに与えることができるが、ボンディングの主たる目的は、ファブリックの一体性を高めることである。熱的ボンディングにおける接合面積は、通常は約１５％であるが、所望のウエブ特性に応じて広い範囲で変えることができる。ボンディングは、針刺しや水圧交絡、その他当業者に知られた方法により行うことができるが、本発明において使用する方法としては、熱カレンダーボンディングが好ましい。スパンボンド法は業界で周知である。
ここで使用する「ポリマー」という用語は、一般に、ホモポリマー、たとえばブロックコポリマー、グラフトコポリマー、ランダムコポリマー、オルターネーティングコポリマー等のコポリマー、三量体等、及びこれらの混合物や変成物を含む意味に用いるが、これらに限定するものではない。さらに、他に特別に限定する場合を除き、「ポリマー」という用語は、その物質にとって可能性のある幾何学的な形状をすべて含むものである。これらの形状は、アイソタクチック、シンジオタクチック、不規則対称性を含むものであるが，それらに限定されるものではない。
熱可塑性ポリマー、特にポリオレフィンは、成型物品の製造だけでなく、繊維化されるものとしても業界で周知である。繊維化できる如何なる種類のポリオレフィンも、本発明で使用するのに適していると信じられる。適当なポリオレフィンの例としては、たとえばエチレン、プロピレン、ブテン、ブタジエン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン及びオクテンなどの一又はそれ以上の脂肪族炭化水素のホモポリマー及びコポリマーがある。ポリオレフィンは、枝分かれ鎖状又は直線鎖状でよく、高密度又は低密度のいずれでもよい。
ポリオレフィンは疎水性の傾向を持ち、それがポリオレフィンを水に対して湿潤性を必要とする用途にとって望ましくないものとする。さらに、この湿潤性にとっては、一旦ポリオレフィンにその性質が与えられるたとき、それが耐久性のあるものであることが特に望ましい。耐久性のある湿潤性が望ましい理由は、これらポリオレフィンのファブリックから製造された製品、たとえばおしめは、廃棄される前に複数回の液体による攻撃を受けるからである。耐久性をもって湿潤できることが有用である他の製品は、婦人用生理用品、成人用失禁製品、傷痍者用衣類、包帯及びワイパーである。ワイパーは、産業用途及び家庭用として、カウンター上面や浴室の払拭材としての用途がある。
したがって、耐久性ある湿潤性を備えたポリオレフィンファイバーを製造できる湿潤用内部添加剤をポリオレフィンに加える。
湿潤用内部添加剤をポリオレフィンに加え、２重スクリュー押し出し機において１０重量％までのコンパウンドを形成する。これら成分を混合するために有効であると当業者に認識されているどのような他の方法も使用できる。この混合物は、さらに純粋のポリオレフィンと混合され、押し出されて繊維化される。ウエブを形成するように集められたファイバー又はフィラメントは、次に一般に熱により接合され、不織布を構成する。このようにして形成されたファブリックは、予期しないほど耐久性のある湿潤性を有し、繰り返し水洗した場合にも、この特性の除去に抵抗することが判明した。
湿潤用内部添加剤は、次の式のものである。

ここに、ｘは１から１５までの整数であり、Ｒは炭素数が１８までのアルカン又はアルケンであり、Ａ、Ｂ、Ｃは１に等しいか又はそれより大きい整数で、どのような順序で配列されてもよく、ｚは１に等しいか又はそれより大きい整数である。
湿潤用内部添加剤のより特定の例は上述の式で表され、ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ及びｚは１に等しいものである。すなわち、下記の式で表される。

実際には、この添加剤の例は、ｘ、Ａ、Ｂ、Ｃ及びｚについて望ましい値から僅かに異なるが、このの望ましい値のまわりに平均的に分布する値の分子を有するものとなる。これらの分子は、一般に、ポリエチレン酸化物の２基脂肪酸エステル（di-fatty acid)として一般に分類される。２基脂肪酸エステルは、ポリプロピレンに使用して特に耐久性があることが見いだされた。
商業的に入手し得る湿潤用内部添加剤の特定の例としては、ペンシルバニア州ピッツバーグのＰＰＧプレース１所在のＰＰＧインダストリーズ・インコーポレーテッドの１部門であるイリノイ州ガーニー所在のＰＰＧメーザー・インコーポレーテッドから入手できるＤＯ−４００がある。
本発明のファイバー及びファブリックの中に存在する湿潤用内部添加剤は、加熱により「活性化」される。出願人は、特定の理論に拘束される意図はないが、この活性化は、加熱によりサブ表面から表面への添加剤の移動が増加する結果であると信じられる。スパンボンドおよびメルトブローのファブリックは、通常は熱カレンダー処理されるので、本発明のファブリックは、通常のスパンボンド及びメルトブローのファブリック形成に使用されるもの以上の追加の処理工程は必要でない。しかし、熱カレンダー処理以外の接合方法を採用する場合には、活性化のために加熱工程が必要であり、この方法は熱カレンダー処理と同等である。
ポリオレフィンに湿潤性を与える他の方法は、ある種の用途には十分であろうが、一般には湿潤性の耐久性の欠如をもたらすことになる。たとえば、ポリオレフィンに典型的なコーティングを施す場合には、局所的にコーティングが水洗により容易に除かれる結果となる。
以下の実施例は、本発明における優れた耐久性をもった湿潤性を示す（実施例２、３、５、６は比較例として示すもので、本発明の実施例ではない）。一般的に、３０mm又は６０mmの２重スクリュー押出機内で成分をコンパウンド状にすることにより、混合物が形成される。ポリマーをコンパウンド化するのに有効であると当業者に認識されている他の方法も使用することができる。実施例においては、ポリプロピレンに添加剤を１０％のレベルまで加えて２重スクリュー押出機内で混合することにより、混合物を形成した。次いで、得られたポリマー混合物を、乾燥状態で、各実施例において述べられている添加剤割合となるように、純粋のポリプロピレンと混合した。
ファブリックは、４７０°Ｆ（２４３℃）において、約0.7ｇ／孔／分の速度で紡糸した。ファブリックは、ハンセン及びペニングスに与えられた米国特許第3,855,046号に教示されているような拡張ハンセン・ペニングス・パターンを使用し、１５％の接合面積で、パターンロール温度２６５°Ｆ（１２９℃）のもとで熱カレンダー処理により接合した。接合したファブリックの基本重量は、最終的には約１オンス／平方ヤード（osy）であった。
実施例における添加剤は、ＰＰＧメーザー・インコーポレーテッドから商業的に入手できる。使用したポリオレフィンは、エクソン・ケミカル・カンパニーのＰＤ３４４５ポリプロピレンで、溶融流量が３５ｇ／１０分のものである。実施例の結果を表１に示す。
実施例１
上述した方法によりスパンボンドのファブリックを製造した。ファブリックを形成した繊維は、平均分子量４００のポリエチレン酸化物のジオレイン酸エステル（ＤＯ−４００）１重量％を持っていた。熱接合の結果、ファブリックは湿潤性になった。この材料の水洗に対する耐久性を試験するために、ファブリックの１インチｘ６インチ（2.5cmｘ15cm）のストリップを、５００mlの蒸留水内で１分間、ゆっくりと攪拌し、取り出して空気乾燥した。この手順を、試料が非湿潤性になるまで繰り返した。湿潤性は、（各々１００マイクロリットル）の水滴を５滴、ファブリック上に静かに置くことにより求めた。高度に湿潤性の材料は、すべての水滴により直ちに濡らされた。中程度の湿潤性の材料は、５滴のうち４滴の水滴を１分以内に吸収した。非湿潤性の材料は、５滴の水滴を５分以上、該ファブリックの表面上にそのまま保持するものとして分類した。
実施例２
実施例１におけると同様にスパンボンドのファブリックを製造した。ファブリックを形成した繊維は、印刷用オイル（ＣＯ−８）のエトキシルエステルを１重量％持つものであった。熱接合の結果、ファブリックは湿潤性になった。ファブリックを、５００mlの蒸留水内で１分間、ゆっくりと攪拌し、取り出して空気乾燥した。この手順を、試料が非湿潤性になるまで繰り返した。湿潤性は、実施例１におけると同様にして求めた。
実施例３
スパンボンドのファブリックを実施例１における同様にして製造した。ファブリックを形成した繊維は、ソーヤーに与えられた米国特許第4,587,414号に説明されているような、グリセロール・モノオレイン酸エステルとエトキシル化ノニルフェノール（ＧＭＯ／ＮＰ−１２）の５０−５０混合物を１重量％持つものであった。熱接合の結果、ファブリックは湿潤性になった。このファブリックを、５００mlの蒸留水内で１分間、ゆっくりと攪拌し、取り出して空気乾燥した。この手順を、試料が非湿潤性になるまで繰り返した。湿潤性は、実施例１におけると同様にして求めた。
実施例４
スパンボンドのファブリックを実施例１におけると同様にして製造した。ファブリックを形成した繊維は、ポリエチレン酸化物のジオレイン酸エステル（ＤＯ−４００）５重量％を持っていた。熱接合の結果、ファブリックは湿潤性になった。このファブリックを、５００mlの蒸留水内で１分間、ゆっくりと攪拌し、取り出して空気乾燥した。この手順を、試料が非湿潤性になるまで繰り返した。湿潤性は、実施例１におけると同様にして求めた。
実施例５
スパンボンドのファブリックを実施例１における同様にして製造した。ファブリックを形成した繊維は、ソーヤーに与えられた米国特許第4,587,414号に説明されているような、グリセロール・モノオレイン酸エステルとエトキシル化ノニルフェノール（ＧＭＯ／ＮＰ−１２）の５０−５０混合物を５重量％持つものであった。熱接合の結果、ファブリックは湿潤性になった。このファブリックを、５００mlの蒸留水内で１分間、ゆっくりと攪拌し、取り出して空気乾燥した。この手順を、試料が非湿潤性になるまで繰り返した。湿潤性は、実施例１におけると同様にして求めた。
実施例６
スパンボンドのファブリックを実施例１における同様にして製造した。ファブリックを形成した繊維は、MAYPEG 400-MLモノラウリン酸塩を３重量％有するものであった。熱接合の結果、ファブリックは湿潤性になった。このファブリックを、５００mlの蒸留水内で１分間、ゆっくりと攪拌し、取り出して、空気乾燥した。この手順を、試料が非湿潤性になるまで繰り返した。湿潤性は、実施例１におけると同様にして求めた。

上述の結果は、本発明による驚くほど耐久性のある湿潤性を明瞭に示すものである。１重量％のレベルでは（実施例１）、本発明により形成されたファブリックは、５％の添加剤レベルを有する実施例５のファブリックより大幅に高い耐久性のある湿潤性を有していた。実施例４も本発明のファブリックであるが、湿潤のための添加剤を５％有しており、４回目の水洗によってもなお、耐久性のある湿潤性を示した。

Claims (1)

1. 次式
   

   

   で表される親水性添加剤を混合したポリオレフィンから形成されるファイバーからなる耐久性ある湿潤性を持った不織布。
   ここに、ｘは７から１１までの整数であり、Ｒは炭素数が１８までのアルカンで、１から５重量％の量であり、前記ファイバーは、ファイバー形成前に前記親水性添加剤を前記ポリオレフィンに加えることにより形成されたものである。