JP4601173B2 - 平らな表面外観を有する均一伸縮性生地 - Google Patents
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Description
(発明の分野)
本発明は、伸縮性のある複合単体生地(unitary composite stretchable fabrics)、より具体的には平らな表面外観を与えるように実質的に平行な弾性繊維の内側層を持たせた前記生地に関する。
【0002】
(背景技術の考察)
Hansenの米国特許第3,575,782号には820−1120デニールのスパンデックスヤーン(spandex yarn)を用いて構成させたしわ生地様ウエブ(puckered fabric−like web)材料が開示されており、そこでは、前記生地に生地幅1インチ当たり2−8本のスレッドライン(threadlines)を持たせている。前記生地の全体に渡って高分子量結合剤(polymeric binder)を均一に含浸させている。その結合させた複合体(bonded composite)を緩めると、高い度合の曲率(curvature)を示すひだまたはしわが生じ、緩んだ状態の前記材料の厚みは20ミルである一方、完全に伸びた状態の厚みは7ミルである。
【0003】
Hansenの米国特許第4,552,795号には平らで柔軟性のある非弾性シート材料が開示されており、この材料は、緩んだ状態の長さの少なくとも3倍にまで伸びる複数の平行な弾性重合体ストランド(strands)を2枚のウエブの間に含有する。前記ウエブの少なくとも1枚が熱接合性(heat−sealable)成分を含有する場合、これは不織生地(nonwoven fabric)であってもよい。前記シート材料は高温時にひだ付き弾性状態(shirred elastic condition)に変化し得る。
【0004】
Smithの米国特許第4,977,011号には不規則であるが管理された(controlled irregularity)プリーツ(ひだ)を持たせた弾性層状構造物(elastic layered structures)が開示されている。中心の層は多数の非交差(nonintersecting)(構造物の幅内で)弾性ストランドの層であり、ストランドの数は横方向インチ(transverse inch)当たり4から12本である。前記弾性ストランドに沿って存在するプリーツの幅はいろいろである。それらを張力下で結合させて2枚の不織ウエブを生じさせる。張力を解くと、不規則であるが管理されたプリーツ(しわまたはひだ)が生じる。別法として、接着剤を模様付き構造(patterned structure)で加える。緩めると、周期が短くて幅が狭いプリーツ(short period low amplitude pleats)と不規則で幅が広いプリーツの混ざり合いが生じる。
【0005】
Hansenの米国特許第4,984,584号には粘着性包帯(cohesive bandage)が開示されており、この包帯は、2枚の不織ウエブの間に弾性ヤーンを伸びた状態(完全に緩んだ状態の長さの3−5倍)で幅1インチ当たり15−25本のヤーンの割合で含んで成る。米国特許第3,575,782号の方法を用いて高分子量結合剤(全体の少なくとも50重量%)を加えることで前記結合剤を構造物全体に渡って付着させている。この構造物をしわ付け段階(puckering step)中に緩める[熱硬化を受けさせ(heat set)ながら]度合はある程度のみである。このある程度緩めた状態の長さは完全に伸びた状態のウエブの長さの1/3から2/3であると述べられている。
【0006】
(発明の要約)
本発明の伸縮性のある複合単体しわ生地(unitary composite stretchable puckered fabrics)は実質的に均一で平らな表面外観(substantially uniform flat surface appearance)を有し、そしてこれは、
(a)実質的に等しい幅を有する不織生地の外側層を2層、
(b)1インチ当たり少なくとも8本のスレッドライン(1cm当たり3.15本のスレッドライン)を構成する弾性重合体繊維で出来ている内側の均一層[ここで、前記弾性重合体繊維は少なくとも400デシテックス(decitex)であり、そしてここで、前記スレッドラインの数と繊維デシテックスの関係は前記伸縮性生地の収縮力(retractive force)が少なくとも0.22ポンド/インチ(38.9g/cm)であるような関係でる]、および
(c)前記外側層と内側層を結合させている接着剤組成物[前記接着剤が前記層を覆っている度合はある程度のみである]を複合生地(composite fabric)の10−35重量%、
含んで成り、ここで、前記複合生地が示す計算平面率(calculatedflatness factor)は4.4以下である。
【0007】
(発明の詳細な記述)
本発明の伸縮性のある複合単体しわ生地を、等しい幅の不織生地で出来ている2つの外側層と、デシテックスが等しくて伸びた状態(extensions)から300%の如き高い完全回復(complete recovery)を示し得る弾性重合体繊維が実質的に平行に等しい間隔で位置している内側層で構成させる。前記弾性重合体繊維は、外部の力がかかっていないと実質的に完全に緩む。
【0008】
前記不織生地の基本重量(basis weight)は約10から約30g/m2の範囲であってもよい。多数種の不織生地が本発明で用いるに適切である。代表的な例は、熱結合、スパンボンデッドおよび水力でからませた繊維(thermally bonded,spunbonded and hydroentangled fibers)で構成された不織布(nonwovens)である。それらを好適には合成重合体繊維、例えばポリオレフィン、ポリエステルおよびポリアミドなどの繊維で構成させる。
【0009】
前記弾性重合体繊維の層を幅1インチ当たり少なくとも8本のスレッドライン(1cm当たり3.15本のスレッドライン)で構成させる[ここで、各スレッドラインは少なくとも400デシテックスである]。1インチ当たりのスレッドラインの数を好適には16以下(1cm当たり6.30本以下のスレッドライン)にする。このような2つのパラメーターの組み合わせの選択を、完成品をそれの元々の長さの150%に引き伸ばして測定した時の最低収縮力が1インチ当たり約0.22ポンド(1cm当たり38.9g)であるように行う。前記弾性重合体繊維を前記不織生地の縁に対して実質的に平行に位置させる。好適な弾性重合体繊維はLycra(商標)スパンデックス繊維[デュポン社(E.I.du Pont de Nemours and Company)の登録商標]である。
【0010】
前記3層を接着剤組成物で一緒に結合させるが、この接着剤組成物が本複合生地の重量の約10%から約35%を構成するようにする。本複合体に含める接着剤の量をそのようなレベルよりも高くすると前記生地をそれ自身に結合させてしまう可能性がある。前記接着剤組成物はホットメルト接着剤、好適にはスチレンを基とするブロック共重合体、例えばスチレン/イソプレンブロック共重合体およびスチレン/ブタジエンブロック共重合体などであってもよい。この複合体に 含める各要素(element)をこの複合体に含める他の少なくとも1つの要素に結合させる。
【0011】
本伸縮性のある複合しわ生地の製造は、フィラメント1本当たり400デシテックス以上の実質的に等しいデシテックスを有する弾性重合体フィラメントを2層の不織生地の間に実質的に等しい間隔で離して位置させて均一に張力をかけた状態で置くことを通して実施可能である。フィラメント(スレッドライン)を幅1インチ当たり少なくとも8本存在させるべきであり、そしてこれらのスレッドラインを互いに実質的に平行かつ前記不織生地の縁に対して平行に位置させる。前記3層を接着剤で結合させた後、結合後直ちに張力を取り除く。このような方法を用いると、小さくて実質的に均一なしわが生じる結果として実質的に均一で平らな表面外観を有するしわ生地が生じる。
【0012】
本しわ生地を製造する好適な方法では、実質的に平行な弾性繊維の層を100%以下の度合で引き伸ばして1層の不織生地の層の上に置く。接着剤、好適にはホットメルト接着剤を前記弾性重合体繊維および下部の不織布層に塗布する。次に、そのようにして接着剤で処理した組み合わせの上部に外側の不織布層を置き、そして前記弾性重合体繊維を伸びた状態のままにしながら、そのようにして一緒にした構造物を熱と圧力で結合させる。別法として、前記弾性重合体繊維を不織生地の層の間に位置させる前にそれに接着剤を塗布しておいてもよい。この結合が完了した時点で張力を実質的に完全に解放すると、この複合生地は緩んで所望のしわ構造物を形成する。
【0013】
前記ホットメルト接着剤は異なる数種の方法で塗布可能である。1つの方法では、接着剤を溶融させてスプレーノズルから不連続ウエブとして付着させてもよい[メルトブローイング(melt blowing)として知られる方法]。別の方法では、接着剤を溶融させ、ウエブを移動させながら螺旋模様で動くノズルから固体流れとして付着させてもよい[スパイラルスプレー(spiral spray)として知られる方法]。驚くべきことに、接着剤が不織布層をある程度のみ覆っているそのようなパターン(pattern)、例えばメルトブローイングまたはスパイラルスプレーなどでもたらされるパターンでも、結果として複合生地の外観が均一で平らな表面になる。「ある程度のみ覆っている」は、接着剤が不織布の一部に存在するが隣接する部分に存在しないことを意味する。これは、また、「ドットマトリックス(dot matrix)」パターンを塗布することでも同様に達成可能である。
【0014】
本発明の製品は、望ましく滑らかで、より注文に合った(more tailored)外観を与え、主にインサート弾性不織布(insert elastic nonwovens)、例えばアウターウエアショーツ(outerwear shorts)に入れる弾性インサートなどとして用いるに有用である。
【0015】
生地を緩んだ状態から極限伸びにまで引き伸ばした時の厚みの変化を測定することを通して、本発明のしわ生地の平面度および滑らかさを測定することができる。生地を引き伸ばした時の厚みの変化は外観が滑らかであればあるほど小さい。好適には厚み低下パーセントが約64%以下であるようにする。別法として、緩んだ状態の複合生地に含まれる盛り上がった部分(しわと呼ぶ)の数(線形1インチ当たり)を数えることも可能である。伸びた状態の長さが一定であることで出発すると、緩んだ状態の生地の各しわの幅(amplitude)はしわの数が多ければ多いほど小さい。満足される滑らかさを示す生地の場合のしわの数は線形インチ当たり少なくとも16(1cm当たり6.3本のしわ)である。
【0016】
本発明の生地は、そのような2つの値の関係、即ち1インチ当たりのしわの数に対する厚み低下パーセントの比率で良好に定義される。本発明の範囲に合致する伸縮性生地が示す前記比率(平面率と呼ぶ)は約4.4以下、好適には3.6以下でなければならない。
【0017】
収縮力を下記の如く測定した:
Instron装置モデル1122を6インチ/分(15.2cm/分)の率で用いて、緩んだ状態の長さが3インチの伸縮性生地サンプルを引き伸ばした。長さの伸びが50%に到達した時、即ち全体の長さが元々の長さの150%になった時に収縮力を記録した。その結果を生地幅1インチ当たりのポンドとして記録した[生地の幅が1インチより広い場合には前記装置に全ポンドを幅1インチ当たりのポンドに変換する較正を受けさせた]。
【0018】
Ames Thickness Gageを用いて厚み測定を行った。緩んだ状態の複合生地の異なる3カ所で厚み測定を行って測定値の平均を取った。次に、この生地を可能な最大度合にまで引き伸ばした。引き伸ばしたままにしながら厚みを再び異なる3カ所で測定して、その結果の平均を取った。これらの厚みの値の差から厚み低下パーセントを計算した。
【0019】
定規を生地の長さ方向に沿って生地の縁に平行に置くことを通して、線形インチ当たりのしわの数を測定した。1インチの長さの中に存在するしわの数を数えた。これを生地の幅を横切る他の2つの場所で繰り返した。この3測定値の平均を記録した。
【0020】
伸縮性生地が示す利点の追加的特徴は洗濯耐久性である。「洗濯耐久性」は、当該伸縮性生地に少なくとも約28サイクルの洗濯サイクルを受けさせることができる[不織生地がポリプロピレン繊維を基とするか或はポリエステル繊維を基とするかに拘わらず不織布層が層剥離を起こすと言った証拠を示すことも、スパンデックスに関係して実質的に長くなる(このことはスパンデックスと不織物の間の結合が失われたことを示すであろう)こともなく]ことを意味する。そのような耐久性を実証する目的で下記の洗濯サイクルを用いた:Sears Kenmore Series 80洗濯機を用いて38−41℃(100−105度F)の水および50gの「Tide」洗剤を用いたウォームウォッシュ/ウォームリンス(warm wash/warm rinse)を30分間行った後、Sears Kenmore Series 80乾燥機を用いて「ノーマル/パーマネントプレス/メディアム」設定[96℃(205度F)に及ぶ]で乾燥を行った。
【0021】
前記不織生地がポリプロピレン繊維を含んで成る時には120℃で少なくとも約25パスカル秒(250ポイズ)の複合粘度(complex viscosity)(絶対値)を示すように選択した接着剤を用いそして前記不織生地がポリエステル繊維を含んで成る時には少なくとも約200パスカル秒(2,000ポイズ)の複合粘度(絶対値)を示すように選択した接着剤を用いると、スパンデックスを組み込んだ伸縮性のある複合単体生地に洗濯耐久性を与えることができる。
【0022】
この複合粘度の絶対値を下記の如く定義する:
振動数(frequency)ωおよびせん断応力σが一定であるとすると、複合粘度|η*|の絶対値は、弾性係数(G’)の平方値と粘性係数(G”)の平方値の合計を振動数で割った値の平方根である:
【0023】
【数1】
【0024】
有用な接着剤の軟化点は90℃(194度F)を越え、より好適には110℃(230度F)を越える。
【0025】
伸縮性があって洗濯耐久性を示す複合単体生地の製造で用いるに有用な接着剤の例は、スチレンを基とするブロック共重合体を含有する接着剤(これには通常また添加剤、例えば粘着付与剤および加工油なども入っている)である。前記不織生地がポリプロピレン繊維を含んで成る場合、そのような接着剤にはHL-1486およびHL-1470(H. B. Fuller Company), そしてH-2104およびH-2494(Ato Findley, Inc.)が含まれる。前記不織生地がポリエステルおよび/またはポリプロピレン繊維を含んで成る場合、そのような接着剤にはH-2385(Ato Findley, Inc.)そしてNS-34-3260, NS-34-3322, およびNS-34-5640(National Starch, Company)が含まれる。HL-8130(H. B. Fuller Company)を用いると、120℃における複合粘度(絶対値)が15パスカル秒、即ち必要な最小限の25パスカル秒未満であることから、ポリエステルを基とする不織物またはポリプロピレンを基とする不織物のいずれを用いた時にも洗濯耐久性のある伸縮性生地はもたらされなかった。この上に挙げた接着剤は全部スチレンを基とするブロック共重合体を含有する。
【0026】
前記接着剤の複合粘度の測定をRheometric Scientific Model DSR500ダイナミックレオメーターを用いて一定応力モードで操作することで行った。接着剤のサンプルを直径が25mmの平行盤固定具の間に置いた。この固定具を線形粘弾性レジーム(regime)内の応答および変換器の範囲内のトルクを与えるに充分な振幅において10ラジアン/秒の一定振動数で振動させた。測定を60℃−120℃の範囲に渡って2℃の増分で20度の区分(20−degree segments)で行い、各測定温度に90秒の平衡時間を伴わせた。固定具の収縮および膨張が原因で起こる誤差が3%未満になるように、固定具間の隙間を各20度区分の中点で測定した。その結果(絶対値で示す)をセミログプロット(semi−log plot)を基に連続グラフにした。伸縮性があって洗濯耐久性を示す複合単体不織布に含める接着剤が示す挙動の最も関係した尺度として120℃における複合粘度を選択した。表3に洗濯耐久性と複合粘度(絶対値)をそれぞれ破損(failure)までの洗濯サイクル数およびパスカル秒として報告する。
【0027】
以下に示す実施例で本発明の説明を行う。
【0028】
実施例1
この実施例では、620デシテックスのLycra(商標)XA(商標)スパンデックス(デュポン社の登録商標)およびSontara(商標)8017ポリエステル繊維を基とする不織生地の外側層(重量が20g/m2)を用いてサンプルを作成した。Sontara(商標)は水力で絡み合わせた繊維を基とする不織生地(例えばEvansの米国特許第3,485,706号に記述されている如き)であり、これはデュポン社の製品である。前記スパンデックスを引き伸ばし(表1を参照)て前記不織布層にホットメルト接着剤で結合させた。各サンプル毎に、前記接着剤を前記不織布の下部層に接触させる直前に、前記接着剤を前記スパンデックスに溶融状態で吹き付けた(melt blown)。サンプル1および2ではスチレン/イソプレンのブロック共重合体を基とする接着剤であるH−2385を用い、サンプル3および4では別のスチレン/イソプレンブロック共重合体を基とする接着剤であるH−2494を用いた[両方ともAto Findley Inc., Wawatosa, Wisconsinの製品であり、これらをそれぞれ12mg/平方インチ(1.86mg/cm2)および11mg/平方インチ(1.7mg/cm2)で用いた]。前記接着剤の塗布を行った温度はそれぞれ370度F(188℃)および325度F(163℃)であった。サンプル1および2では、1対のローラーのロール間隙の間に入る速度を200フィート/分(61m/分)にし、ロール間隙の圧力を80psi(5.6kg/cm2)にした。サンプル3および4では匹敵するパラメーターをそれぞれ300フィート/分(91.5m/分)および40psi(2.8kg/cm2)にした。
【0029】
【表1】
【0030】
表1に示したデータから分かるであろうように、スレッドラインの数が1インチ当たり5(1cm当たり1.97)のみの生地も400デシテックス未満のスパンデックスを基とする生地も必要な収縮力を与えなかった。
【0031】
実施例2
表2に示すサンプルの全部で、Lycra(商標)XA(商標)スパンデックスを200%引き伸ばし、H−2385接着剤を、370度F(188℃)で溶融させた状態で、サンプル1および2の場合には12mg/平方インチ(1.86mg/cm2)およびサンプル3および4の場合には10mg/平方インチ(1.55mg/cm2)になるように吹き付けた。ロール間隙の圧力を80psi(5.6kg/cm2)にしそして工程速度を200フィート/分(61m/分)にした。Sontara(商標)不織物はStyle 8017である一方、熱で結合させたポリプロピレンはStyle 67880(Polymer Group, Inc.)であった。
【0032】
【表2】
【0033】
表2に示したデータから分かるであろうように、前記サンプルは全部本発明の範囲内に入る生地である。
【0034】
【表3】
Claims (7)
- 伸縮性のある複合単体しわ生地であって、
(a)等しい幅を有する不織生地の外側層を2層、
(b)スレッドラインの数と繊維デシテックスの関係が前記伸縮性生地の収縮力が少なくとも0.22ポンド/インチ(38.9g/cm)であるような関係で1インチ当たり少なくとも8本のスレッドライン(1cm当たり3.15本のスレッドライン)を構成する少なくとも400デシテックスの弾性重合体繊維で出来ている内側の均一層、および
(c)前記外側層と内側層を結合させている接着剤組成物を複合生地の10−35重量%、ただし前記接着剤は不織生地の一部に存在するが隣接する部分に存在しない、
含んで成っていて1インチ当たりのしわの数に対する厚み低下パーセントの比率が4.4以下である生地を製造する方法であって、
(a)フィラメント1本当たり400デシテックス以上のデシテックスに等しいデシテックスを示す弾性重合体フィラメントを2層の不織生地の間に均一に張力がかかった状態で互いが等距離の間隔で位置して前記不織生地の縁に平行かつ互いに平行に生地の幅1インチ当たり少なくとも8本(1cm当たり少なくとも3.15本)置き、
(b)接着剤組成物をそれが前記不織生地の一部に存在するが隣接する部分に存在しないように複合生地の10−35重量%加えることで前記不織生地の2層と前記弾性重合体フィラメントを結合させ、
(c)前記結合段階直後に前記張力を完全に取り除く、
段階を含んで成り、前記不織生地がポリエステル繊維およびポリプロピレン繊維から成る群から選択した繊維を含んで成りそして前記接着剤組成物が120℃で200パスカル秒以上の複合粘度(絶対値)および90℃を越える軟化点を示すことを特徴とする方法。 - 前記弾性重合体繊維がスパンデックスである請求項1記載の方法。
- 前記スレッドラインの数が1インチ当たり16本(1cm当たり6.30本)以下である請求項1記載の方法。
- 前記の比率が3.6以下である請求項1記載の方法。
- 前記不織生地が水力でからませた繊維を含んで成る請求項1記載の方法。
- 伸縮性があって洗濯耐久性を示す複合単体しわ生地であって、
(a)等しい幅を有する不織生地の外側層を2層、
(b)スレッドラインの数と繊維デシテックスの関係が前記伸縮性生地の収縮力が少なくとも0.22ポンド/インチ(38.9g/cm)であるような関係で1インチ当たり少なくとも8本のスレッドライン(1cm当たり3.15本のスレッドライン)を構成する少なくとも400デシテックスの弾性重合体繊維で出来ている内側の均一層、および
(c)約90℃を越える軟化点を示しかつ前記不織生地がポリプロピレン繊維を含んで成る時には120℃で25パスカル秒以上の複合粘度(絶対値)を示しそして前記不織生地がポリエステル繊維を含んで成る時には120℃で200パスカル秒以上の複合粘度(絶対値)を示して前記外側層と内側層を結合させているホットメルト接着剤組成物を複合体の10−35重量%、ただし前記接着剤は不織生地の一部に存在するが隣接する部分に存在しない、
含んで成っていて1インチ当たりのしわの数に対する厚み低下パーセントの比率が4.4以下である生地。 - 前記接着剤組成物がスチレンを基とするブロック共重合体を含んで成る請求項6記載の生地。
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