JP4516754B2 - 高バルク複合体シートの作製方法 - Google Patents
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Description
多成分ファイバーに三次元スパイラル捲縮を発現させるのに十分な温度まで実質的に結合されていない不織ウェブを自由収縮条件下で加熱する工程とを含んでなり、加熱熱工程中に加熱処理された不織ウェブが実質的に結合されないままとし、かつ実質的に結合されていない不織ウェブを初期の方向の最大の元のウェブ配向の少なくとも約10%収縮させるように加熱温度が選択される、不織ウェブにおいて機械方向および交差方向配向の比率を修正する方法に関する。
上述の説明および後述の実施例において、以下の試験方法を用いて、様々な記録された特徴および特性を求めた。
引張り強度は、インストロン引張り試験機を用いて測定した。各試料について、一連の2.5インチ(6.4cm)×6インチ(15.2cm)の矩形片を切断し、あるグループはMDが6インチ(15.2cm)の長さとし、またあるグループはXDが6インチ(15.2cm)の長さとした。各試料のグラムでの重量を求め、4インチ(10.2cm)のゲージ長でインストロンに装着した。試料が破壊するまで、クロスヘッド速度2.00in/分(5.08cm/分)で荷重をかけた。破壊時の力のグラムおよび最大張力を各試料について記録した。70°F(21℃)周囲温度および52%相対湿度の調整条件下で全分析を実施した。
実施例で用いた多成分ファイバーの捲縮特性をエバンス(Evans)に開示された方法に従って求めた。本方法は、4回の長さ測定をフィラメント形態にある多成分ファイバーの巻き付け束(この束はかせと呼ぶ)に行うものである。これらの4回の長さ測定を用いて、多成分ファイバーの捲縮挙動を完全に説明する4つのパラメータを計算する。
1.)多成分ファバーのパッケージから1500デニールのかせを作製する。かせは円形束であるため、ループで分析するときは合計のデニールは3000となる。
2.)かせの一端を吊り下げて300gmの重りを他端にかける。かせを軽く4回上下させて、かせの初期長さ(Lo)を測定する。
3.)300gmの重りを4.5gmの重りに代え、かせを沸騰水に15分間漬ける。
4.)4.5gmの重りを外し、かせを空気乾燥させる。かせを再び吊るし、4.5gmの重りに代える。4回行った後、かせの長さを量Lcとして再び測定する。
5.)4.5gmの重りを300gmの重りに代えて4回行う。かせの長さを量Leとして測定する。
CD=捲縮発現=100*(Le−Lc)/Le
SS=かせ収縮=100*(Lo−Le)/Lo
CI=捲縮指数は、上記の手順で工程3を省き、CDと同様に計算する。
この特性は、機械方向または交差方向のそれぞれにおいて試料の長さを測定し、長さ10−インチ(25.4−cm)の断面のウェブにより機械方向または交差方向で測定される。弛緩状態(すなわち、図1に示すように、自由収縮が生じるような)で試料を80℃まで20秒間加熱する。加熱後、ウェブを室温まで冷却させて、試料の長さを測定する。%収縮を100*(10インチ−測定長さ)/10インチとして計算する。
試料を6.75インチ×6.75インチの寸法に切断し秤量する。得られたグラムでの質量が、oz/yd2での秤量に等しい。この数に33.91かけるとg/m2に換算される。
ASTM D5225−92に基づいた自動化方法に従って、0.4グラム/dLの濃度および19℃で、50/50重量%のトリフルオロ酢酸/塩化メチレン中に溶解したポリエステルについて、ビスコテック(Viscotek)強制フロー粘度計Y900(テキサス州ヒューストンのビスコテック社(Viscotek Corporation,Houston,TX))により測定した粘度を用いて固有粘度(IV)を求めた。
スピンブロック温度255℃〜265℃で、34丸孔の紡糸口金から、固有粘度が0.52dl/gのポリエチレンテレフタレート(2GT)と、固有粘度が1.00dl/gのポリトリメチレンテレフタレート(3GT)の従来のメルトスピニングにより並列二成分フィラメントヤーンを作製した。溶融スピニング中ポリマーを調整することにより、ファイバー中のポリマー体積比を60/40 2GT/3GTに制御した。フィラメントを450〜550m/分で紡糸口金から引いて、従来のクロスフローエアーを介して冷却した。冷却したフィラメント束をスパン長さについて4.4倍に延伸して、2.2デニール/フィラメント(dpf)の連続フィラメントのヤーンを形成し、これを170℃でアニールして2100〜2400m/分で巻き上げた。ステープルファイバーに変換するために、ヤーンをトウに集め、従来のステープルトウカッターに供給して、切断長さが2.75インチ(6.985cm)のステープルファイバーを得た。このファイバーの捲縮特性はCI=13.92%、CD=45.25%であった。
本実施例は、多成分ファイバーが、マイクロファイバーPET材料から作製された結合材料に改善されたMD/XD方向性を与える能力を示すものである。本実施例において、多成分ファイバーが4.4dpfで、1.5インチ(3.8cm)に切断されて、捲縮特性CI=11.68%、CD=43.96%であった以外は、実施例1〜2に記載したのと同様にして試料を作製した。用いたスパイラル捲縮不可能なファイバーは、市販のダクロン(Dacron)ステープルファイバーT−90S(機械的捲縮されたもの、切断長さ1.45インチ(3.7cm)、0.9dpf)であった。
本実施例は、多成分ファイバーが、水力交絡により結合されたウェブ材料に改善されたMD/XD方向性を与える能力を示すものである。実施例1および2に記載された通りに、カードウェブを作製し、予備収縮させた。本実施例においては、以下の設計の一連の加圧水ジェットにより、60ヤード/分でウェブを水力交絡した。ジェット1は、5/40である。すなわち、直径が5ミル(0.127mm)(1ミル=0.001インチ)の列で、密度が40/インチ(15.7/cm)の孔である。ウェブを75メッシュのスクリーンの裏に置き、一連の連続して増大する水圧下でジェットパスに通過させた。一連の圧力には300、800および1500psiで一回通過が含まれていた。この手順の後、ウェブをめくって、24メッシュスクリーンの裏に置き、試料を水ジェットに再び連続単一通過させた。圧力は300、1000、1500および1800psiと増大させた。最後の圧力(1800psi)で、試料を合計で7回ジェットゾーンを通して処理した。
本実施例において、ヒドロエンタングリングプロセスの前に、木材パルプベースの紙の1.0oz/yd2(33.9g/m2)の層をウェブ試料の上に置いた以外は、実施例4と同様にして試料を作製し処理した。本実施例において、紙層およびウェブ材料は水力交絡プロセスにより一緒に交絡させた。
本発明の好適な実施の態様は次のとおりである。
1.加熱に際して三次元スパイラル捲縮を発現することのできる多成分ファイバーから本質的になる約5〜40重量パーセントの第1のファイバー成分と、加熱に際してスパイラル捲縮を発現しないファイバーから本質的になる約95〜60重量パーセントの第2のファイバー成分とを含んでなり、最大の繊維配向性の初期方向を有する実質的に結合されていない不織ウェブを提供する工程と、
多成分ファイバーに三次元スパイラル捲縮を発現させるのに十分な温度まで実質的に結合されていない不織ウェブを自由収縮条件下で加熱する工程とを含んでなり、加熱工程中に加熱処理された不織ウェブが実質的に結合されないままとし、かつ実質的に結合されていない不織ウェブを最大の元のウェブ配向の初期方向の少なくとも約10%収縮させるように加熱温度が選択される、不織ウェブにおいて機械方向および交差方向配向の比率を修正する方法。
2.実質的に結合されていない不織ウェブが最大の繊維配向性の初期方向である機械方向と交差方向とを有しており、ウェブを加熱した後の機械方向と交差方向の繊維配向性の比率が、ウェブを結合した後の機械方向対交差方向の引張り強度の比率により測定すると、スパイラル捲縮不可能なファイバー100%からなるウェブの機械方向と交差方向の比率より少なくとも30%少ない上記1に記載の方法。
3.第1のファイバー成分がポリ(エチレンテレフタレート)およびポリ(トリメチレンテレフタレート)の二成分ファイバーから本質的になる上記1または2のいずれかに記載の方法。
4.第1のファイバー成分および第2のファイバー成分が、ステープルファイバーおよび連続フィラメントよりなる群から独立して選択される上記1または2のいずれかに記載の方法。
5.第1のファイバー成分および第2のファイバー成分が両者とも各々ステープルファイバーである上記4に記載の方法。
6.第1のファイバー成分が、約2〜3インチ(5〜7.6cm)の長さを有するステープルファイバーを含んでなり、第2のファイバー成分が、約0.5〜1.5インチ(1.3〜3.8cm)の長さを有するステープルファイバーを含んでなる上記5に記載の方法。
7.第1のファイバー成分および第2のファイバー成分が両者とも各々連続フィラメントである上記4に記載の方法。
8.第1のファイバー成分が連続フィラメントを含んでなり、第2のファイバー成分がステープルファイバーである上記4に記載の方法。
9.第1のファイバー成分が機械方向に実質的に配向された連続フィラメントの配列である上記8に記載の方法。
10.実質的に結合されていない不織ウェブがカードウェブである上記5に記載の方法。
11.ウェブがエアレイドウェブである上記5に記載の方法。
12.実質的に結合されていないウェブが、約10〜25重量パーセントの第1のファイバー成分と約75〜90重量パーセントの第2のファイバー成分とを含んでなる上記5に記載の方法。
13.実質的に結合されていないウェブが、約10〜20重量パーセントの第1のファイバー成分と約80〜90重量パーセントの第2のファイバー成分とを含んでなる上記7に記載の方法。
14.不織ウェブがさらに表面速度を有し、収縮のない加熱工程が、
実質的に結合されていない不織ウェブを第1の搬送表面速度を有する第1の搬送表面に搬送する工程と、
第1の搬送表面から移送ゾーンを通して第2の搬送表面速度を有する第2の搬送表面に搬送表面と接触していない移送ゾーンを通して搬送される実質的に結合されていない不織ウェブを移送する工程と、
移送ゾーンにおいて熱処理を実施して、ウェブが、多成分ファイバーの捲縮発現の結果移送ゾーンを通して搬送される際に、ウェブ表面速度を減少させる工程と、
ウェブが移送ゾーンから出る際に、第2の搬送表面速度が第1の搬送表面速度より遅くして、熱処理された実質的に結合されていない不織ウェブを第2の搬送表面に移送する工程と
を含んでなる上記1に記載の方法。
15.第2の搬送表面速度が、移送ゾーンを出る際にウェブが第2の搬送表面と接触する際に、熱処理された実質的に結合されていない不織ウェブの表面速度にほぼ等しくなるように選択されている上記14に記載の方法。
16.実質的に結合されていない不織ウェブが、移送ゾーンを通って搬送されて、ウェブが移送ゾーンを通して自由落下できる上記14に記載の方法。
17.実質的に結合されていない不織ウェブが、ガスをウェブ下より吹込むことによりウェブを浮かすことによって移送ゾーンを通って搬送される上記14に記載の方法。
18.熱処理ウェブが移送ゾーンから出た後に結合される工程をさらに含んでなる上記14に記載の方法。
19.収縮のない加熱工程が、
実質的に結合されていない不織ウェブを第1の搬送表面速度を有する第1の搬送表面に搬送する工程と、
移送ゾーンを通して実質的に結合されていない不織布が搬送される際に、減少する不織表面速度を有する実質的に結合されていない不織ウェブを移送ゾーンを通して、第2の搬送表面速度を有する第2の搬送表面に移送する工程と、
実質的に結合されていない不織ウェブを移送ゾーンを通してウェブが移送ゾーンを動く際に漸減していく外周線速度を有する一連の少なくとも2本の駆動ロールに搬送する工程と、
移送ゾーンにおいて熱処理を実施して、ウェブが、多成分ファイバーの捲縮発現の結果移送ゾーンを通して搬送される際に、ウェブ表面速度を減少させる工程と、
ウェブが移送ゾーンから出る際に、第2の搬送表面速度を第1の搬送表面速度より遅くして、熱処理された実質的に結合されていない不織ウェブを第2の搬送表面に移送する工程と
を含んでなる上記1に記載の方法。
20.各ロールの外周線速度が、各ロールと接触する不織布の表面速度と略等しく、第2の搬送表面速度が、移送ゾーンを出る際にウェブが第2の搬送表面と接触する際に、熱処理された実質的に結合されていない不織ウェブの表面速度にほぼ等しくなるように選択されている上記19に記載の方法。
21.近接ロールの外周線速度が20%未満変化する上記19に記載の方法。
22.近接ロールの外周線速度が10%未満変化する上記21に記載の方法。
23.熱処理ウェブが移送ゾーンから出た後に結合される工程をさらに含んでなる上記22
に記載の方法。
24.結合工程が、ホットロールカレンダ加工、熱点結合、スルーエア結合、機械的ニードリング、水圧ニードリング、化学結合、パウダー結合、液体スプレー接着剤結合、可撓性の液体バインダーによる含浸からなる群より選択され、高圧で飽和蒸気チャンバーを通過する上記18または23のいずれかに記載の方法。
25.実質的に結合されていない不織ウェブがクロスラップされたステープルウェブである上記19に記載の方法。
26.実質的に結合されていない不織ウェブが加熱処理工程において約10秒未満にわたって加熱される上記1、14または19のいずれかに記載の方法。
27.加熱工程中、実質的に結合されていない不織ウェブが最大の元のウェブ配向の初期方向に少なくとも約15%収縮する上記1に記載の方法。
28.加熱工程中、実質的に結合されていない不織ウェブが最大の元のウェブ配向の初期方向に少なくとも約15%〜40%収縮する上記27に記載の方法。
29.機械方向と、交差方向と、機械方向配向および交差方向配向のうちの1つから選択される最大の繊維配向性の初期方向とを有する不織ウェブであって、加熱の際に三次元スパイラル捲縮を発現することのできる多成分ファイバーから本質的になる約5〜40重量パーセントの第1のファイバー成分と、加熱の際にスパイラル捲縮を発現しないファイバーから本質的になる約95〜60重量パーセントの第2のファイバー成分とを含んでなり、最大の繊維配向性の方向の引張り強度対最低繊維配向性の方向の引張り強度の比率で測定した、ウェブ加熱後の最大の繊維配向性の方向対最低繊維配向性の方向の比率が、100%スパイラル捲縮のないファイバーからなるウェブの最大繊維配向性の方向対最低繊維配向性の方向の比率より少なくとも30%少ない不織ウェブ。
Claims (2)
- 加熱に際して三次元スパイラル捲縮を発現することのできる多成分ファイバーからなる5〜40重量パーセントの第1のファイバー成分と、加熱に際してスパイラル捲縮を発現しないファイバーからなる95〜60重量パーセントの第2のファイバー成分とを含んでなり、最大の初期配向方向を有する結合されていない不織ウェブを提供する工程と、
多成分ファイバーに三次元スパイラル捲縮を発現させるのに十分な温度まで結合されていない不織ウェブを自由収縮条件下で加熱する工程とを含んでなり、加熱工程中に加熱処理された不織ウェブが結合されないままとし、かつ結合されていない不織ウェブを最大の初期配向方向の少なくとも10%収縮させるように加熱温度が選択される、不織ウェブにおいて機械方向および交差方向配向の比率を修正する方法。 - 機械方向と、交差方向と、機械方向配向および交差方向配向のうちの1つから選択される最大の初期配向方向とを有する不織ウェブであって、加熱の際に三次元スパイラル捲縮を発現することのできる多成分ファイバーからなる5〜40重量パーセントの第1のファイバー成分と、加熱の際にスパイラル捲縮を発現しないファイバーからなる95〜60重量パーセントの第2のファイバー成分とを含んでなり、最大の繊維配向性の方向の引張り強度対最低繊維配向性の方向の引張り強度の比率で測定した、ウェブ加熱後の最大の繊維配向性の方向対最低繊維配向性の方向の比率が、100%スパイラル捲縮のないファイバーからなるウェブの最大繊維配向性の方向対最低繊維配向性の方向の比率より少なくとも30%少ない不織ウェブ。
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