JP4686013B2

JP4686013B2 - 高伸縮性不織布複合体およびその製造方法

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Publication number: JP4686013B2
Application number: JP2000221533A
Authority: JP
Inventors: 隆人杉本; 一郎美濃部
Original assignee: 丸榮日産株式会社
Priority date: 2000-06-19
Filing date: 2000-06-19
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2020-06-19
Also published as: JP2002001855A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、使い捨ておむつ、生理用ナプキン、貼布材、保護カバー、サポーター、衣料芯地、下着材のように高度の伸長性と伸長回復性とを必要とする基布として好適な高伸縮性不織布複合体およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
在来、例えば使い捨てのおむつでは、腰や大腿部など弾力的な密着を要する部分には、着用形態の保持と漏れを防止するために、天然ゴムやポリウレタン系の糸状物やテープ状物が使われてきた。しかしこれらはどうしても局部的な緊迫となり、またギャザー状を呈するための不快感を伴い、おむつを取り去ると赤い締め付け跡が残るなどの不都合が生じていた。またパンツ型使い捨ておむつにおいて、両側の緊締部に高弾性不織布を取り付けることも試みられているが、未だ緊迫力に欠ける不満が残されている。いずれにせよ最近では、身体へのフィット性を向上させるために、不織布構造体自体に高度の伸縮性を持たせようとの方向へと指向されて来ている。
【０００３】
しかし不織布自体に伸縮性を与える手段としては、潜在捲縮性を有する繊維を使用して交絡不織布を製造し、加熱によって該繊維の捲縮を発現させ不織布を収縮する方法が実用化しており、伸長性についてはほぼ満足なものが得られている。しかし伸長回復性については未だ不充分であり、その機能を補完するために弾力性シート材料の外面側に、１層またはそれ以上の非弾力性不織ウエッブ層を積層し、これを何らかの方法で一体化することで好適な弾力性、回復性能と、好ましい触感とを得ようとして幾つかの複合不織布構造体の製造が提案されて来た。これらの従来試みられて来た方法を凡そ次の２つに分類することができよう。
【０００４】
第１の分類は、弾力性シート材料が熱可塑性エラストマーのフィルムであり、そのフィルムの片面または両面に不織布ウエッブを貼り合わせる複合構造体である。実用的にはフィルムと不織布ウエッブとを点接着させ、風合いを保持することに留意されている。また貼り合わせの前後において、不織布ウエッブを伸長、拡幅させて伸長性と回復性とを制御しようとの優れた提案がなされており、特公平７−９１７５２、特開平５−２２２６０１、特開平５−２４５９６１、特開平７−２５２７６２にはこの分類の複合不織布構造体の体系化されたものが具現されている。また特開平７−７０９３６では、熱可塑性エラストマーフィルム自体が透湿性を保有することで、むれを防止しようとの試みが提案されている。しかし本来の目的は、複合不織布構造体に充分の通気性を保持しつつ、高度の伸縮性を付与することであり、第１の分類としてのフィルムとの貼り合わせでは未だ不充分を免れない。
【０００５】
第２の分類は、弾力性シート材料が熱可塑性エラストマーをメルトブローまたはスパンボンド法によって成形された弾力性不織構造体であり、その片面または両面に不織布ウエッブを積層し、これを熱融着、ニードルパンチング、水流交絡法などで一体化された複合不織布構造体である。例えば、特公平７−８６３、特開平４−２８１０５９、特開平７−２１６７０７では、メルトブロー不織布、または特公平３−５５１５２、特公平３−６４１５７、特開平４−１１０６２、特開平４−２５７３６３、特開平７−７０９０２など一連の考案ではポリウレタン・スパンボンド不織布を弾力性シート材料として使用されている。
【０００６】
またスチレン系ブロック共重合体を主成分とし、メルトブロー法によって成形された不織弾性ウエッブを予め伸長させた状態において、非弾性材料でできた不織ウエッブを積層し、さらに熱融着や水流交絡法によって一体化させる複合不織布構造体も提案されており、例えば特公平７−３７７０３、特公平７−８１２３０、特開昭６２−３３８８９、特開平５−２７２０４３、特開平６−１０２５９、特開平６−１８４８９７などが一連の試みとして知られる。
【０００７】
これらの方法では、使用する不織布がいずれも実質的にヨコ方向のみの伸縮性を与えるに止まっており、タテ・ヨコともに高度の伸縮性を得るには至っていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
いずれにしても在来提案され、一部実用されている伸縮性を有する複合不織布構造体を製造する試みは、すべて予め弾力性の不織布シートを別の工程で用意し、ある特定の手段で、非弾性短繊維ウエッブ構造体を積層するか、あるいは該短繊維ウエッブを形成しつつ一体化してゆく方法が基本となっている。別工程で準備する弾力性の不織布は通常のシート状であり、ロールに巻きとられており不連続である。また最終的な複合伸縮性不織布の製造と別製造工程となるため、コスト性または生産性において必ずしも有利であるといえない。本発明は、基本的には複合不織布構造物を製造する一連の工程の中で本来の目的を達成することを主眼としている。
【０００９】
また本発明の目的とは異なるが、不織布構造物を積層する際に使用する熱熔融性の接着剤を恰もメルトブロー法のような熔融紡糸的に非弾性不織布ウエッブ上に堆積させる方法（例えば特公平６−７０３０２、特開平２−１４０５７）や、ホットメルトスプレーによって同様の不織ウエッブ表面に吹き付ける方法（例えば特公平７−３５６３１、特開平７−１９７３８２、特開平７−９１７７０）もあるが、これらはいずれも積極的には弾性不織布層を形成し伸縮性機能を発揮させるには至っていない。また実質的に通気性を有しない熱可塑性エラストマーを貼り合わせた構造のものは本発明本来の目的よりは遠いものと言える。
【００１０】
これらの伸縮性の熱可塑性エラストマーの、いわゆるメルトブロー法による弾性不織布の製造では、極めて高価な設備を必要とし、熱熔融によって流動化されたエラストマーを口金より溶出し熱風流に載せて不織布状に堆積させる際に、通常２００℃以上の高い温度の樹脂を３００ｍ／秒以上の熱空気流で吹き付けるため、強固な結合により風合いが固くなる。また例えばポリプロピレンなど比較的軟化点の低い繊維の不織布では熱的に損傷を受けるため使用できないといった制約がある。従って風合いのコントロールという点では未だ問題を残している。
【００１１】
かくして本発明は、叙上の課題を解決し、「優しく伸びてフィットする」という伸長時に過度の固さがなく、かつ速やかに伸長回復する機能を有し、さらに本質的に通気性をも保有する高伸縮性不織布構造体を提供することを目的としている。とくに本発明では、タテ・ヨコ方向に充分な伸縮性を有する不織布構造体を目的としている。さらに本発明は、使い捨ておむつのような本来低コストで使用される用途にも実用しうることを配慮し、実質的に連続する一製造工程の中で複合高伸縮性不織布構造体を製造する方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１層の短繊維不織ウエッブと、第２層として溶融したポリスチレン系又はポリウレタン系の熱可塑性エラストマーを連続した細流として押し出し、空気流によって交絡させつつスプレー吐出し三次元的に絡み合ったウエッブ状に集積交絡せしめた繊維状不織ウエッブのスプレィド・ファブリックを、または／さらに第３層として短繊維不織ウエッブとを積層し、次いで加熱および高圧柱状水流によって一体化された複合不織布構造体を提供するものであり、さらに該複合構造体に於いてタテ・ヨコ方向の破断伸度がいずれも１００％以上、かつ１００％伸長後の伸長回復率が８５％以上であることを特徴とする高伸縮性不織布およびその製造方法を開示するものである。
【００１３】
ここでいう「高伸縮性」という用語は、少なくとも一方向の破断伸度が１００％以上、かつ１００％伸長後の伸長回復率が８５％以上であるような材料として定義する。例えば、一方向の長さ１０ｃｍの試片が２０ｃｍ以上にわたって実質的な材料破壊なく引延し可能であるとともに、２０ｃｍに伸長した後に荷重を解放してその長さが１１．５ｃｍより短くなるまでに十分に回復するということを意味している。
【００１４】
また「短繊維不織ウエッブ」とは、個々の短繊維をカーディング法、ランダムウエッビング法、空気開繊法などで開繊して集積し、さらに必要に応じて水流交絡法、熱融着法、ニードルパンチング法などの手段で交絡せしめた材料として定義する。
【００１５】
本発明でいう「熱可塑性エラストマー」とは、常温では加硫ゴムのような弾性挙動を示すが、高温すなわち加熱することによって塑性流動が可能となって、プラスチックの種々の加工機で成形できる高分子材料として定義する。弾性挙動とは、少なくとも２５０％以上にわたって材料破壊なく伸長することができ、除重によって速やかに元の形状に戻り、２０％以上の永久歪を残さないような性質をいう。この性質は、高分子中の弾性を発揮するゴム成分（軟質ブロックまたはソフトセグメント）と樹脂あるいは結晶成分（硬質ブロックまたはハードセグメント）とから成る分子構造に由来している。すなわち熱可塑性エラストマーには、エントロッピー弾性を有するソフトセグメントと、塑性変形あるいは流動を防止するための分子拘束成分としてのハードセグメントの両成分が必要であり、常温付近でハードセグメントが加硫ゴムのような架橋点として働くことによって弾性挙動が発揮される。
【００１６】
さらに「スプレィド・ファブリック」とは、熱的に溶融した高分子材料を口金より細流として押し出し、空気流によって交絡させつつスプレー吐出し、網目状に連続した糸状物を集積させて得られる不織布状の材料として定義する。本発明の方法では、糸状物の太さは規則的で連続しており、部分的に接着し３次元的に絡み合った構造体を形成し、実用上充分の強度を発現し、またその不織構造体の風合いも極めてソフトである。溶融した高分子をスプレー吐出する場合、連続した繊維状にとするには、その材料の曳糸性が問題になるが、本発明の熱可塑性エラストマーでは必要充分の結晶性ハードセグメントを持つため、本発明の加工が可能となった。
【００１７】
スプレィド・ファブリックは、メルトブロー・ファイバーあるいはスパンボンデッド・ファイバーとは紡糸方法、形状において相違している。
メルトブロー法あるいはスパンボンド法では、溶融した熱可塑性材料を口金より押し出し、高速の空気流あるいは静電気などの電気的手段によってさらに細く引き延ばして集合用表面に集積せしめることによって製造される。この場合空気流の温度および流速は高くせざるわ得ず、したがって得られる不織布層は重なり部分での接着が強固でその風合いは堅いものとなる。
【００１８】
スプレィド・ファブリックは、溶融した熱可塑性エラストマーを細流として押し出し、空気流によって交絡させつつスプレー吐出し、ウエッブ状に堆積させることによって成形する。本方式では、比較的低い溶融粘度を有する高分子重合体を比較的低温度、低圧力の条件の下で細流として大気中に連続して押し出し、該溶融重合体のもつ曳糸性を利用して極細の連続した繊維の集束体を成形することに特徴がある。従って製造装置は大幅に簡素化でき、投資は極小に抑えることができる。
【００１９】
本発明に使用する熱可塑性エラストマーは、高分子中にゴム弾性を発揮するソフトセグメントと加硫ゴムの架橋点のごとく機能するハードセグメントとを有するブロックポリマーである。特に本発明の構成から比較的低軟化点を有すること、および該溶融エラストマーの細流が充分の曳糸性を発揮しうることが必須であることによって、好ましい材料は制約を受ける。第１のグループはポリスチレン系ブロックポリマーである。ここでは、ハードセグメントであるポリスチレンが球状凝集相として架橋点を形成し、ソフトセグメントの連続相に分散した形態をとっている。ソフトセグメントの選択に伴ってスチレン・ブタジエン・スチレン（ＳＢＳ）、スチレン・イソプレン・スチレン（ＳＩＳ）、スチレン・エチレン／ブチレン・スチレン（ＳＥＢＳ）、スチレン・エチレン／プロピレン・スチレン（ＳＥＰＳ）などのブロックポリマー、あるいはランダムＳＢＲの水素添加物（ＨＳＢＲ）が適切な例である。
【００２０】
第２の好ましいポリマーは低融点・低軟化点を有するポリウレタン系セグメントポリマーである。ここでは、ポリアルキレンエーテル、ポリエステルの分子量１０００−５０００の両末端ヒドロキシル基を有するポリオールをソフトセグメント成分とし、有機ジイソシアネートと鎖伸長剤との反応によって結晶性のハードセグメントを導入よることで得られる。とくに本発明に使用しうるポリウレタンとしては、１６５℃以下の融点を有することが好ましい。
従って鎖伸長剤としては専ら脂肪族グリコールが選択され、ジイソシアネートも脂肪族あるしは脂環族ジイソシアネートが適当である。またジエチレングリコール、ポリエチレングリコールなどを軟化剤として添加することも軟化剤および溶融粘度を低下させるのに有効である。
【００２１】
また単独では曳糸性が稍乏しいために使用しがたいが、ポリジオレフィン系の熱可塑性エラストマー、例えばシンヂオタクチック・ポリ−１，２−ブタジエン（ＲＢ）、トランス・ポリイソプレン（ＴＰＩ）は、比較的安価なため第１、第２のポリマーに適当量混合して使用することができる。その他の熱可塑性エラストマー、例えばポリエステル系、ポリアミド系、塩素系ポリマーは、融点・軟化点が高く、高価なため本発明にはあまり適切でない。
【００２２】
本発明の熱可塑性エラストマーを溶融、連続的に細流として押し出し、空気流によって交絡させつつスプレー吐出する装置としては、基本的に該エラストマーを加熱溶融しスプレー機構へ定量的に給送する定量供給部、該溶融エラストマーの高粘度流体を口金より細流として繊維状に押し出すスプレー吐出部より構成される。本発明の発想に最も近い設備としてはホットメルト接着剤のカーテンスプレーとして知られる面塗布装置がある。最も好ましい設備としては、ＩＴＷダイナテック社のダイナファイバー・システムが挙げられるが、サンツール社あるいはノードソン社のカーテンスプレー・システムも同様の機構をもつものとして挙げられる。これらはいずれもホットメルト接着剤の加工を目的としており、本発明の均一かつ連続的な繊維状不織ウエッブとしての熱可塑性エラストマーのためには溶融および吐出の条件に応じた改良が必要であった。
【００２３】
定量供給部に使用する供給装置は、固形の塊状エラストマーを底部に鋳込められた電熱ヒーターによって連続的溶融できるホッパー、フィルターを通して溶融エラストマー流体を定量的に給送するためのポンプ、および流体を誘導する供給ホースにより構成される。給送ポンプとしては、ギァーポンプ、ピストンポンプ、スクリューポンプなど該流体を定量、定圧で給送できるものであれば特に限定はしない。また供給ラインにおいては、溶融流体の温度が一定温度に加温され、一定の粘度範囲で制御しうる加熱装置を備えていることがさらに望ましい。加熱温度は、該熱可塑性エラストマーの軟化点より少なくとも２０℃、通常４０−６０℃高く設定しておくのがよい。例えば軟化点が１００℃のエラストマーでは１５０−１６０℃に加熱するのがよいが、該エラストマーの熱安定性も考慮して調整する。
【００２４】
本発明に使用する熱可塑性エラストマーの溶融粘度は、使用温度で１００Ｐａ・ｓ以下、好ましくは５０Ｐａ・ｓ以下を目処とする。この範囲を超えるとメルトブロー法と変わらぬ高価な設備となり本発明の目的に適さない。基本的には低軟化点、低溶融粘度のエラストマーを選択するが、必要に応じて軟化剤、可塑剤を使用して粘度調整をする。
【００２５】
吐出部は、溶融エラストマー流体の吐出口、空気吐出口が適宜配列した口金よりなり、目的に応じて設計することとなる。一般的な口金の構造としては、エラストマー流体の吐出口と空気流の吐出口とが機械的な進行方向に対して直角かつ直線的に交互に配列されたものが好ましい。エラストマー流体の吐出口のノズルオリフィス径は、０．１−１．０ｍｍφ、好ましくは０．２−０．５ｍｍφのものが利用される。エラストマー流体の吐出口の間隔は２−４ｍｍ、好ましくは２−３ｍｍが都合よい。従ってその間に空気流の吐出口が設けられることになる。吐出空気は通常エラストマー流体の温度より少なくとも２０℃高く調整するのが好ましい。上記例では１７０−１８０℃の空気流温度としておくことになる。空気圧は、極めて微弱で０．１−０．８気圧、好ましくは０．２−０．５気圧で供給される。該スプレー装置から吐出された溶融エラストマーの細流は、積層体を形成べき表面に連続的にスプレーされるが、スプレーノズルから吐出されたエラストマーは急速に冷却し繊維状固体となって目的表面に達する。スプレー吐出口から該表面までの距離は、得られるスプレィドファブリックの構造、風合い、強度を決定づけるが、５０−７００ｍｍに於いて調整される。
【００２６】
熱可塑性エラストマーで形成されるスプレィド・ファブリックの目付量は、目的とする複合不織布構造体の要求特性によって設計されるが、コストも含めて一般的には１５−１００ｇ／ｍ^２の範囲、実用的には２０−５０ｇ／ｍ^２になるように堆積される。同じ要求特性でも、該エラストマーの硬さ、すなわちモジュラスの大きさによって目付量は可変である。例えば、高モジュラスのエラストマーの採用によって、目付量は少なくして調整可能である。またスプレィド・ファブリックの繊維間の密着度によってもその物性は変化するため、該目付量もそれによって調整される。
【００２７】
本発明の第１層および第３層に用いられる短繊維不織ウエッブは本発明の目的から、タテ・ヨコ方向の破切断伸度がいずれも７０％以上かつ伸長回復率が５０％以上であるものでなければならない。本発明では、加熱することで螺旋状の捲縮が発現するような潜在捲縮性コンジュゲート型の繊維を必須成分として６０％以上調合された不織ウエッブであり、交絡構造体の形成後加熱による活性化で捲縮を発現させることで得られる。本発明に必須成分として使用しうる短繊維材料としては、融点あるいは結晶性の異なる２成分の重合体を複合溶融紡糸して製造されるポリエステルあるいはポリオレフィンを基体とするサイド・バイ・サイド型あるいは偏心シーズ（鞘）・コア（芯）型の潜在捲縮性繊維が挙げられる。例えば、比較的高い融点を有する重合体成分（Ａ）としてポリエチレンテレフタレートと、これより低い融点を有する重合体成分（Ｂ）として共重合ポリエステルとが繊維切断面に於いて並べられた（サイド・バイ・サイド型）構成、あるいは芯成分としてポリエチレンテレフタレート、鞘成分として共重合ポリエステルを配置された（シーズ・コア型）構成の繊維が挙げられる。
またＡがポリプロピレン、プロピレンとエチレンのランダム共重合体などより選択され、Ｂが低密度あるいは高密度の線状ポリエチレンなどより選択された複合紡糸繊維も好ましい例である。他の例として、ポリエチレンテレフタレートの溶融紡糸に於いて、ノズルより吐出してきた糸状物を片側から冷却することで繊維切断面の双方で結晶性に差異を設けるようにして得られるサイド・バイ・サイド型の繊維も好ましい材料である。さらに該潜在捲縮性繊維に４０％以下の範囲に於いて他の短繊維材料を混合することも実用上好ましいことである。その場合に併用される繊維材料としては、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系をはじめ綿、レーヨンなどを挙げることができる。繊維材料の断面形状、デニール、カット長は一般的な不織布に適する範囲において適宜選択されるが、１−５デニール、２０−７６ｍｍ長程度のものが使用される。
【００２８】
短繊維材料は、カーディング、ランダムウエッビング、空気開繊などの手段によって開繊、集積されウエッブとする。本発明では必須成分として潜在捲縮性を有するコンジュゲート繊維を使用して不織ウエッブを形成する。該不織ウエッブを加熱して捲縮することによって、ウエッブ自体が高伸長、高伸長回復性を発揮するよう設計することもできる。本発明では、タテ・ヨコ方向の破断伸度がいずれも１００％（２倍）、好ましくは１５０％（２．５倍）以上であることが必要である。
【００２９】
得られるウエッブは、高圧水流交絡法あるいはニードルパンチング法によって交絡処理をして形態の安定した不織布とする。該不織布の目付量は目的とする製品によって変化するが、熱収縮処理後に於いて１０−１００ｇ／ｍ^２の範囲で調整される。使い捨ておむつのような場合には１０−３０ｇ／ｍ^２、貼布材基布のような場合には２０−８０ｇ／ｍ^２の範囲が適当である。厚さ、見かけ比重もこれらの目的に応じて選択される。
【００３０】
本発明の第１工程は短繊維不織ウエッブ上にスプレィド・ファブリック層を形成する工程である。底部に電熱ヒーターを鋳込まれたホッパー内に固形塊状の熱可塑性エラストマーを投入し、加熱してエラストマーを底部より逐次溶融する。エラストマーは消費されただけ溶融するようにされており、上層部は長く高温度に暴されることなく安定に保たれる。溶融したエラストマーの流体はフィルターを通してピストンポンプによって必要量を定量的にスプレー装置に供給する。供給ホースは溶融温度に保温しておく。エラストマーの流体は連続的に吐出ノズルより押し出され、加熱空気流とともにウエッブ上に吹き付けられる。該エラストマーおよび空気流のラインは所要の温度に調整され口金のノズルから吹き出し、速やか冷却されつつ網目繊維状に該ウエッブ上に堆積する。加工諸条件については、すでに【００２３】−【００２６】項に記載した諸要件を考慮して設定される。
【００３１】
本発明の第２工程は短繊維不織ウエッブ層とスプレィド・ファブリック層とを積層結着（ラミネーション）する工程である。３層構造体とする場合には、別の短繊維不織ウエッブを張力を制御しつつ送り出し、プレラミネーターを通してスプレィド・ファブリック層上に載せる。次いで加熱されたスチールロールと、軟質ゴムをライニングしたバックアップロールより構成されるホットラミネーターによって加熱、加圧され結合一体化する。加熱・加圧の条件は被圧着構造体の厚さなどによって変化するが、一般的に使用する熱可塑性エラストマーの軟化点より１０−２５℃高い温度とし、ロールの押圧は３０−２００ｇ／ｃｍの範囲が好ましい。得られる複合不織布構造体は、ラミネーションの後クーリングシリンダーに導かれ冷却されて巻き取り装置に引き取られる。
【００３２】
また所要の機能、要求特性から、熱融着固定を最小限に抑え、繊維間の交絡によって強度、風合いを改善する目的で、さらに高圧柱状水流の作用によって短繊維ステープルの一部を該ウエッブ側よりスプレィド・ファブリック層の中に押し込み一体化させる操作を追加することも好ましい。これには高圧水流（ウォータージェット）交絡法として公知の方法、設備が使用される。高圧柱状水流とは、０．０１−０．５ｍｍφ径の噴射ノズルから、噴射圧力３０−１５０ｋｇ／ｃｍ^２で水を噴射させることで得られる。噴射は短繊維不織ウエッブの側からとし、２層構造体ではその片面ウエッブ面を、３層構造体では両面から行われる。ウォータージェット流をウエッブ面に噴射すると、ステープルファイバー群の少なくともその一部がスプレィド・ファブリック層の間隙を通って他側に貫通しながら各層間に交絡を形成して複合構造体の一体感を増加させる。処理条件については、採用する方式に従って選択、調整される。
【００３３】
【作用】
本発明は、タテ・ヨコ方向の破断伸度が１００％以上、かつ１００％伸長後の伸長回復率が８５％以上であるような高伸縮性の複合不織布構造体を目的として、該不織布構造体を連続的に製造する工程途中において、熱可塑性エラストマーのスプレィド・ファブリック層を形成し一体化させるものである。複合不織布構造体の物性は、（１）不織ウエッブおよび（２）熱可塑性エラストマーの性状、（３）スプレィド・ファブリック成形条件、（４）結合一体化の加工条件によって決定付けられる。
【００３４】
不織布構造体の物性を本発明では、強伸度特性および繰り返し伸長特性によって評価している。測定に当たっては、いずれもオートグラフにより、幅５ｃｍ、長さ１５ｃｍの試験片を使用し、チャック間隔１０ｃｍ、引っ張りおよび戻しの速度は２０ｃｍ／ｍｉｎの条件を用いている。数値としては、５０、１００、１５０、２００％伸度での引っ張り応力、および材料破壊する時の強度（引張強度）あるいは伸度（破断伸度）を以て比較評価することとする。
【００３５】
繰り返し伸長特性は、試験片を例えば１５０％伸長し、次いで荷重を同じ速度で緩和することでヒステレシス曲線を得る。加重時をＯＵＴ、除重時をＩＮと表示することとし、それぞれ５０、１００、１５０％伸長時の応力値によって材料の伸長特性を評価する。またそれぞれの伸長％におけるＩＮ／ＯＵＴの応力の比率を求めることによって、その材料の弾性回復率の評価とする。ザー部の特性についての測定値を示している。該測定に供されたギャザーは、予め所要本数の糸状弾性体を引き揃え、かつ所定の伸長倍率に引き伸ばして、２枚のサーマルボンド不織布（２．２ｄポリプロピレン繊維をランダムウエッバーで積層、サーマルボンドされた目付量２５ｇ／ｍ^２）の間に挟み込み、ホットメルト接着剤で固定した後緩和して得られたものでありる。これによって腰、大腿部などへの緊締を達成する。本発明では、これらのギャザー構造を改善すべく新規な複合不織布構造体を提案するものであるが、緊締力はこれらの実績値が参考になる。例えば、パンツ型おむつのウエスト（腰）部の両サイドにはこの種のギャザーが取り付けられるが、表２の５０％伸長時の応力、ことに天然ゴムテープがＯＵＴ：１７２、ＩＮ：１４５ｇであることを勘案し、これを本発明のごときシート材料を腰周りの両サイドに、幅としておよそ５ｃｍの襠（まち、おくみ）を入れると見立てて一つの目処とする。すなわち本発明では、例えば使い捨ておむつ用としての好適な複合不織布構造体の５０％伸長応力値としてＯＵＴ：１５０±３０ｇ／５ｃｍ幅、ＯＵＴ／ＩＮ比としては極力大きい数値、好ましくは８０％以上となることを目標とすることとする。あるいは伸縮性材料の締め付け感が戻り（ＩＮ）応力に対応することを考慮して、５０％伸長応力ＩＮ：１２０±３０ｇ／５ｃｍ幅とするのも妥当である。
【００３７】
本発明の目的である弾性回復性の評価については、３ｃｍ幅の試験片を例えば１５０％に３０分間伸長の後除重、緩和して３０分静置し、その時に測定される「残留歪」を伸度に対して割り返した比率として採用する。標線間の長さ１０ｃｍの試験片を１５０％伸長、即ち２５ｃｍまで引き伸ばし（１５ｃｍ伸長）除重後、試験片の長さが１１．８ｃｍ（１．８ｃｍ伸び）までに回復していたとすれば、残留歪は１．８÷１５×１００＝１２％として算出される。
【００３８】
以上の評価方法、基準を念頭において、本発明では不織ウエッブ、および熱可塑性エラストマーの種類、組成、構造、配合の選択をし、さらにスプレィド・ファブリックの成形諸条件、熱圧着、高圧水流交絡処理の諸条件の調整をすることにょつて、通気性が高く、風合いがソフトで伸長回復性の優れた高伸縮性の不織布構造体を製造する。特に熱可塑性エラストマーを熱熔融するメルトブロー法にはないソフト性を重視して本発明を完成させた。メルトブロー法は、極細の繊維よりなる不織布を製造するために考案されており、ポリマーを３００−３５０℃、低いものでも２２０℃以上といった高温度で熔融、ノズルより押し出し、これを３００℃前後の高温かつ５００ｍ／秒のような高速の空気流で細く繊維状として支持体上にウエッブとして成形される。捕集される半熔融状態の繊維は、空気流体の熱と風圧とで相互に強く熱圧着され、このため、得られる不織ウエッブの交絡点は融着接合して密度も高く、風合いの硬いものになってしまう。これに対して本発明のスプレィド・ファブリックの成形法では、低温度でスプレー吐出され、冷却することによって不織ウエッブが成形される。繊維間の癒着はラミネーション条件で随時調整され、ウエッブは密度も小さく、ソフトな風合いとなる。メルトブロー法に比較して引張強度は低いが、本発明の複層構造体では問題にならない。
【００３９】
以下実施例によって具体的に本発明の態様を詳細に説明する。
【００４０】
【実施例】
＜潜在捲縮性繊維の調製＞ポリエチレンテレフタレート（融点２６７℃）をその融点より２０−５０℃高い温度で溶融紡糸し、ノズル直下で非対称冷却することで断面異方性を付与し、１．５デニール、繊維長５１ｍｍの潜在捲縮性を有するポリエステル短繊維を調製した。該短繊維は１６０−１９０℃に加熱することで２６％の収縮を生じ、螺旋状の捲縮が発現した。
【００４１】
＜不織ウエッブの調製＞該潜在捲縮性短繊維をローラーカードを使用して不織フリースを調製し、続いて高圧柱状水流により交絡処理を施しスパンレース不織布とした。交絡処理は、第１段０．１２ｍｍφノズル、３ＭＰａ水圧、第２段０．１２ｍｍφノズル、５ＭＰａ水圧、第３段０．２ｍｍφノズル、７ＭＰａ水圧の３段階のウォータージェット・ゾーンを通過させることで実施し、乾燥して得られる不織ウエッブは目付量３５ｇ／ｍ^２であった。さらに該不織ウエッブをパンタグラフ式テンターを備えた乾燥機に導き、１７０℃に２分熱処理をし、タテ方向で５０％、ヨコ方向で８０％収縮させる。面積収縮率は６０％となり、目付量６４ｇ／ｍ^２、引張強度（タテ）３５、（ヨコ）１２Ｎ／５ｃｍ巾、破断伸度（タテ）１２３％、（ヨコ）２１６％、５０％に５回繰り返し伸長した時の弾性回復率６１％であった。該短繊維不織ウエッブを使用して本発明の複合構造体を調製する。
【００４２】
＜熱可塑性エラストマー配合物の調製＞本実施例ではスチレン・ブタジエン・スチレン・ブロックポリマー（ＳＢＳ）を使用する。日本合成ゴム（株）のＴＲ−２８２７を使用して配合物を調製する。該熱可塑性エラストマーは、スチレン含有量２４％、硬度６０ショアＡ、引張強度１３Ｐａ、破断伸度１，０４０％を有する。該エラストマーに水素添加ロジン５部、プロセスオイル１０部をニーダーを使用して均一に混練して軟化点１０１℃のＳＢＳ配合物を調製した。
１８０℃で測定した溶融粘度は１，３３０ｍＰａ・ｓであった。
【００４３】
＜３層複合構造体の調製＞ＩＴＷダイナテック（株）の「ダイナファイバー・システム」を使用して、２枚の本実施例の短繊維不織ウエッブの間にＳＢＳのスプレイド・ファブリック層が一体化された３層複合不織布構造体を調製した。
【００４４】
ホッパーの底部に電熱ヒーターを鋳込まれた加熱部と、ピストンポンプにより溶融エラストマーを給送する供給部とよりなる「ダイナメルトＳ」装置にＳＢＳ配合物を投入する。加熱温度は１８０℃とし、該配合物を底部より消費するだけ逐次溶融して連続にポンプに供給される。ポンプの給送量を６５ｇ／分に調整した。給送ホースも１８０℃に加熱しておいた。
【００４５】
溶融した該配合物は「ダイナファイバーＵＦＤ」装置に導かれる。該装置には、進行方向に直角に配置されたスプレーヘッドが取り付けられており、該ヘッドには直線状に２．５ｍｍ間隔に０．４ｍｍφ径のポリマー吐出ノズルが２５０ｍｍ巾に亙って（したがって１００本のノズルが）設けられている。
該吐出ノズルの間に０．２ｍｍφ径の空気流の吹出口が設けてあり、該空気流は２００℃の温度に加熱され、圧力は０．０６ＭＰａに調整しておいた。溶融ＳＢＳエラストマーは連続的にノズルより垂直に吐出され、隣接する空気流によって絡みあいながら落下堆積する。ノズルと堆積面との間隔を２５０ｍｍに調整しておいた。
【００４６】
短繊維不織ウエッブを７、９、１４ｍ／分の速度でスプレーヘッドの直下に導き、その上に溶融エラストマーの連続繊維状交絡をスプレイド・ファブリックとして堆積させた。送出速度に対応してスプレイド・ファブリックの目付量は、それぞれ３５、２５、１５ｇ／ｍ^２として調製された。均一な約６０μの太さの透明な連続網目状の層が形成された。
【００４７】
スプレイド・ファブリック層の堆積に次いで、第３層となる短繊維不織ウエッブを連続的に重ね合わせ、加熱したラミネーションロールによって貼り合わせる。加熱ロールの温度は１７０℃、バックアップロールの圧力は０．３ＭＰａ、ロールのクリアランスは０．２ｍｍに設定しておいた。これをクーリングシリンダーを通して冷却し連続的に巻き取って複合不織布構造体を調製した。３層間では剥離することなく柔軟な高伸縮性の構造体であった。
【００４８】
＜３層複合構造体の物性＞得られた３複合構造体の物性を測定して次の数値を得た。
【００４９】

【００５０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明は、タテおよびヨコのいずれの方向にも破切伸度が１００％以上、かつ２００％伸長後の伸長回復率が８５％以上であるような高伸縮性を有する複合不織布構造体、およびその製造方法を提供するものであった。本発明では、潜在捲縮性繊維を６０％以上含有する不織ウエッブを加熱し螺旋状の捲縮を発現させた短繊維不織ウエッブが、好ましい伸長性は有するが伸長回復性についてなお充分でないことに着目し、熱可塑性エラストマーの網目状スプレイド・ファブリック層を接合することで大幅に弾性を付与することに成功したものである。しかも本発明の方法では、メルトブローあるいはスパンボンディングとして公知の方式のように高価な設備を必要とせず、比較的低温度、空気圧の条件下で遂行できるため、広範囲の繊維材料が安定して使用できることとなった。また本発明のスプレイド・ファブリックの形成のための装置はきわめてコンパクトにし得るため、不織ウエッブを製造するラインの中に挿入することも容易であり、充分高速度の生産にも耐え得るものである。したがって紙おむつ、ナプキン、貼布材基布などの使い捨て分野に対して使用できるコスト対応が可能になると考えられる。

Claims

第１層の短繊維不織ウェッブと、第２層として溶融したポリスチレン系又はポリウレタン系の熱可塑性エラストマーを連続した細流として押し出し、空気流によって交絡させつつスプレー吐出し三次元的に絡み合ったウエッブ状に集積交絡せしめた繊維状交絡ウェッブのスプレイド・ファブリックと、またはさらに第３層として短繊維不織ウェッブとが積層され、加熱および高圧柱状水流によって一体化された、タテおよびヨコ方向の破断伸度がいずれも１００％以上、かつ１００％伸長後の伸長回復率が８５％以上であることを特徴とする高伸縮性不織布複合体。
短繊維不織ウェッブ上に、溶融した熱可塑性エラストマーを連続した細流として押し出し、空気流によって交絡させつつスプレー吐出し、該エラストマーを三次元的に絡み合ったウエッブ状に堆積交絡せしめる高伸縮性不織布複合体の製造方法において、該短繊維不織ウェッブと該交絡ウェッブ状エラストマーとを加熱により融着および高圧柱状水流による交絡処理を施すことを特徴とする高伸縮性不織布複合体の製造方法。
短繊維不織ウェッブ上に、溶融した熱可塑性エラストマーを連続した細流として押し出し、空気流によって交絡させつつスプレー吐出し、該エラストマーを三次元的に絡み合ったウエッブ状に堆積交絡せしめ、さらにその上に短繊維不織ウェッブを積層せしめる高伸縮性不織布複合体の製造方法において、該短繊維不織ウェッブと該交絡ウェッブ状エラストマーとを加熱による融着および高圧柱状水流による交絡処理を施すことを特徴とする高伸縮性不織布複合体の製造方法。