JP6054866B2 - パターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ、並びにその製造方法及び使用方法 - Google Patents
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Description
本出願は、その全体を参照として本明細書に組み入れられる、2010年7月7日出願米国特許仮出願第61/362,191号、及び2011年6月30日出願の同第61/503,363号の利益を主張するものである。
本開示は、識別可能なパターンで捕捉され、及び一緒に結合されたランダムに配向された離散したエレクトレット繊維を含むエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ、並びにこのようなウェブを製造及び使用する方法に関する。
「エレクトレット」は、半永久的に埋め込まれた静電荷(材料の抵抗が高いことにより、数百年もの長期間減衰しない)及び/又は半永久的に配向した双極子分極を含んだ安定な誘電材料(例えば、エレクトレット繊維又はエレクトレット繊維を含む不織繊維ウェブ)である。
本開示は、一部の代表的な実施形態では、パターンを付けたコレクタ表面により決定された識別可能なパターンで捕捉され、かつ、パターンを付けたコレクタ表面から取り外す前に、接着剤を使用せずに一緒に結合されたエレクトレット繊維を含むエアレイド離散した繊維の集団を含むパターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブを記述している。これまでは、エレクトレット繊維を用いてパターンを付けたエアレイドウェブを形成することは、繊維が一緒に接着するか又は「凝集する」傾向があることにより可能でなかった。本開示のエアレイ法を用いて、高比率の、良く分散したエレクトレット繊維を組み込んだパターンを付けた二次元又は三次元のウェブを形成することが可能となった。
本開示のパターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ234は、次の離散した繊維構成成分の1つ以上を含む。
本開示の不織布エレクトレット繊維ウェブは、エレクトレット繊維を含む多数のランダム配向された離散した繊維を含む。好適なエレクトレット繊維は、参照により全体として本明細書に組み込まれている、米国特許第4,215,682号、同第5,641,555号、同第5,643,507号、同第5,658,640号、同第5,658,641号、同第6,420,024号、同第6,645,618号,同第6,849,329号、及び同第7,691,168号で記述されている。好適なエレクトレット繊維は、繊維を電場中でメルトブローすることにより、例えば極性分子を含有するポリマー又はワックスなどの好適な誘電材料を融解し、融解した材料をメルトブロー用金型に通して、離散した繊維を形成し、次いで離散した繊維を強力な電場に暴露する間に融解した材料を再固化させることにより製造され得る。エレクトレット繊維は、過剰の電荷をポリマー又はワックスなどの高絶縁性材料の中に埋め込むことによっても、例えば電子線、コロナ放電、電子からの注入、ギャップ又は誘電性バリア間での電気的な絶縁破壊などにより製造され得る。
図2Aに示す一部の実施形態では、パターンを付けたエアレイドエレクトレット繊維ウェブ234は、少なくとも第1の領域112及び第2の領域114を有する多成分繊維110を含み、第1の領域112が、第2の領域114よりも低い融解温度を有する、ランダム配向された離散した繊維2を含む。様々な異なる種類及び構成の多成分繊維110が存在する。好適な多成分繊維110は、例えば、米国特許第7,695,660号(Berriganら)、同第6,057,256号(Kruegerら)、及び同第5,486,410号、第5,662,728号、並びに同第5,972,808号(全てGroegerら)で記述されている。
図2Bにより例示する一部の代表的な実施形態では、パターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ234は、第1の融解温度を有する単一成分の離散した熱可塑性繊維116の第1の集団、及び第1の融解温度よりも高い第2の融解温度を有する単一成分の離散した充填繊維120の第2の集団を含む、複数のランダム配向された離散した繊維2を含む。一部の代表的な実施形態では、単一成分の離散した熱可塑性繊維116の第1の集団は、パターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ234の全重量の0重量%超〜10重量%未満を構成する。
更なる代表的な実施形態では、パターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ234は、追加として又は代替として、充填繊維120、すなわち多成分繊維でない繊維である、ランダム配向された離散した繊維2を含んでもよい。
上記のように、本開示による代表的なパターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ234は、所望によって、複数の微粒子を含んでもよい。微粒子130は、室温で固体である任意の離散した微粒子であることができる。特定の代表的な実施形態では、複数の微粒子は、研磨性微粒子、金属微粒子、洗剤微粒子、界面活性剤微粒子、殺生物剤微粒子、吸着剤微粒子、吸収剤微粒子、マイクロカプセル、及びこれらの組み合わせから選択される有益微粒子を含む。
前述の代表的な実施形態のいずれかでは、不織布エレクトレット繊維ウェブは、好ましくは、実質的に任意の追加のバインダを含まない。しかしながら、前述の実施形態の一部では、不織布エレクトレット繊維ウェブは、複数のランダム配向された離散した繊維の少なくとも一部を被覆する、バインダコーティングを更に含む。一部の代表的な実施形態では、バインダは、液体又は固体粉末であってもよい。特定の本発明の代表的な実施形態では、バインダは、微粒子の表面を実質的に閉塞しない。
本開示のパターンを付けたエアレイド繊維ウェブは追加の層を含んでもよい。1つ以上の追加層は、エアレイド繊維ウェブの外側表面にわたって及び/又はその下で存在してもよい。
本開示の不織エレクトレット繊維ウェブは、任意の支持層を更に含んでもよい。現状における好適な特定の実施形態では、追加支持体層は多孔質である。存在する場合は、追加支持体層は、複合不織繊維物品の強度のほとんどをもたらし得る。いくつかの実施形態では、上述のサブミクロン繊維構成要素は、強度が非常に低い傾向があり、通常の取り扱い中に損傷する可能性がある。サブマイクロメートル繊維成分を支持体層に取り付けることで、サブマイクロメートル繊維成分に強度が与えられる一方、サブマイクロメートル繊維成分の高い多孔性、及びそれによる所望の吸収性が保持される。多層不織布エレクトレット繊維ウェブ構造は、限定ではないが、ロール形状へのウェブの巻き取り、ロールからのウェブの取り出し、成型、ひだ付け、折りたたみ、ステープル処理、織り込みなどを含む、更なる処理に対する充分な強度をもたらし得る。
一部の代表的な実施形態では,本開示のパターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ234は、パターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ234に隣接する任意のカバー層を更に含んでもよい。特定の代表的な実施形態では、任意のカバー層は多孔質である。一部の代表的な実施形態ではでは、任意のカバー層は、サブマイクロメートル繊維を含む。特定の本発明の好ましい実施形態では、不織繊維ウェブは、コレクタ及びカバー層の両方を含む。
一部の代表的な実施形態ではでは、好ましいマイクロファイバー又は粗大繊維成分は、少なくとも1μmの集団メジアン繊維径を有するマイクロファイバーの集団を含む。他の実施形態では、好ましい粗大繊維成分は、少なくとも10μmの集団メジアン繊維径を有するマイクロ繊維(より好ましくはポリマーマイクロ繊維)の集団を含む。特定の他の代表的な実施形態では、マイクロ繊維成分は、約2μm〜約100μmの範囲の集団メジアン繊維径を有する繊維集団を含む。更なる代表的な実施形態では、マイクロ繊維成分は、約5μm〜約50μmの範囲のメジアン繊維径を有する繊維集団を含む。
マイクロファイバー集団の製造及び堆積には、限定ではないが、メルトブロー法、溶融紡糸、フィラメント押出、プレキシフィラメント形成、エアレイ、湿式紡糸、乾式紡糸、又はこれらの組み合わせを含む、多数の方法を用いることができる。好適なマイクロファイバー形成方法は、米国特許第6,315,806号(Torobin)、同第6,114,017号(Fabbricanteら)、同第6,382,526(B1)号(Renekerら)、及び同第6,861,025(B2)号(Ericksonら)で記述されている。あるいは、米国特許第4,118,531号(Hauser)で記述されている方法を使用して、マイクロ繊維の集団を短繊維に形成又は変化させ、サブマイクロメートル繊維の集団と組み合わせてもよい。特定の代表的実施形態では、マイクロ繊維の集合は、後述するように、熱結合、接着剤結合、粉末バインダ結合、水流交絡、ニードルパンチ、カレンダ加工、又はこれらの組み合わせを用いて結合が達成できる、結合させたマイクロ繊維のウェブを含んでいてもよい。
本開示の1つの代表的な実施形態では、支持体層は、ポリプロピレン繊維を含むスパンボンド布地を含む。本開示の更なる代表的な実施形態では、支持層は、短繊維長繊維のカードウェブを含み、この場合、短繊維長繊維は、(i)低融解温度繊維若しくはバインダ繊維と(ii)高融解温度繊維若しくは構造繊維とを含む。典型的には、バインダ繊維の融解温度と構造繊維の融解温度との差は少なくとも10℃超であるが、バインダ繊維の融点は、構造繊維の融解温度よりも少なくとも10℃低い。好適なバインダ繊維は、上述のポリマー繊維のうちのいずれかを含むが、これらに限られない。好適な構造繊維は、上述のポリマー繊維のうちのいずれか、並びにセラミック繊維、ガラス繊維、及び金属繊維などの無機繊維、並びにセルロース繊維などの有機繊維を含むが、これらに限られない。
本開示の代表的な不織布エレクトレット繊維ウェブ234は、サブマイクロメートル繊維の集団を任意に含んでもよい。一部の本発明に好ましい実施形態では、サブマイクロメートル繊維の集団は、パターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ234に隣接する層を含む。サブマイクロメートル繊維成分を含む少なくとも1つの層は、下層(例えば、パターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ234に対する支持層又はコレクタ)であってもよいが、より好ましくは上層又はカバー層として使用される。サブマイクロメートル繊維の集団は、パターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ234と共に共形成するか、又はパターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ234の形成前に、ウェブロール(例えば、図3中のウェブロール260及び262を参照のこと)として予備形成され、巻き出されて、パターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ234用にコレクタ(例えば、図3中のウェブロール260及びコレクタ232を参照のこと)又はカバー層(例えば、図3中のウェブロール262及びカバー層230を参照のこと)を得るか、あるいは代替として又は追加としてパターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ234の形成、及びパターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ234に隣接して、好ましくは重ねて適用後に後成形してもよい(パターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ234に繊維218を付ける、後成形アプリケーター216を図3中で参照のこと)。
限定ではないが、メルトブロー法、溶融紡糸、電界紡糸、ガスジェットフィブリル化法、又はこれらの組み合わせを含む、多数の方法を用いて、サブミクロン繊維の製造及び堆積を行ってもよい。好適なプロセスとしては、米国特許第3,874,886号(Levecqueら)、同第4,363,646号(Torobin)、同第4,536,361号(Torobin)、同第6,183,670号(Torobin)、同第5,227,107号(Dickensonら)、同第6,114,017号(Fabbricanteら)、同第6,382,526 B1号(Renekerら)、同第6,743,273号(Chungら)、同第6,800,226号(Gerking)、及び同第6,861,025 B2号(Ericksonら)に開示されるプロセスが挙げられるが、これらに限定されない。サブマイクロメートル繊維を形成するための1つの特に好適な方法は、「APPARATUS,SYSTEM,AND METHOD FOR FORMING NANOFIBERS AND NANOFIBER WEBS」(Mooreら)と題する係属中の米国特許出願第61/238,761号で記述されている。サブマイクロメートル繊維を形成するための現状において好適なプロセスは、電界紡糸プロセス、例えば、米国特許第1,975,504号(Formhals)で記述されているプロセスである。
特定の代表的な実施形態では、本開示のパターンを付けたエアレイド繊維ウェブは、パターンを付けたエアレイド繊維物品を基材に取り付けることを可能にするために1つ以上の取り付け器具を更に含んでもよい。上述のように、接着剤を使用してパターンを付けたエアレイド繊維物品を取り付けてもよい。接着剤に加えて、その他の取付手段を使用してもよい。好適な取り付け器具としては、ねじくぎ、釘、クリップ、ホチキス、ステッチ、ねじ、フック及びループ材料などの任意の機械的な締め具が挙げられるが、これらに限定されない。追加の取り付け方法は、例えば、熱を加えること、又は超音波溶接又は冷間加圧溶接を用いることによる表面の熱結合を含む。
本開示は、前出の実施形態のいずれかによるパターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブを作製する方法も提供する。この方法は、上端部及び下端部を有する形成チャンバを準備すること、複数の繊維を形成チャンバの上端部の中に導入すること、繊維の集団を実質的に離散した繊維として形成チャンバの下端部まで移送すること、及び実質的に離散した繊維の集団を、識別可能なパターンを有する不織布エレクトレット繊維ウェブとして、パターンを付けた表面を有するコレクタ上で捕捉すること、を含み、識別可能なパターンは、不織布エレクトレット繊維ウェブ(例えば、図1中の234)の主表面(例えば、図1中の204)から延在する複数の非中空の突起部(例えば、図1中の200)(突起部なしで考える)、及び主表面により画定され、かつ、主表面に実質的に平行な平面内でそれぞれ隣接する突起部の間で形成される複数の実質的に平面のランド領域(例えば、図1中の202)を含む。
図3〜4は、パターンを付けたエアレイド繊維ウェブを形成する代表的装置の一部として、本開示の様々な実施形態を実施する例示の装置を示す。図3は本装置の概略の全体側面図である。図4は任意の結合装置の斜視図である。図5A〜5Hは、本開示の特定の例示の実施形態による、パターンを付けたエアレイド繊維ウェブの形成に有用な、様々な代表的な穿孔されたパターンを付けたコレクタ表面の上面図である。
図3に示すように、エアレイされた離散した繊維(115、116、及び/又は120)は、本質的にエンドレスなベルトとして駆動ローラー270及び320の間を走行する連続又はエンドレスベルトコレクタとして図3中で図示されている、コレクタ319のパターンを付けた表面319’上に捕集される。エアレイド繊維ウェブ100は、領域314にわたって捕集され、領域314〜318にわたってパターンを付けた不織布エレクトレット繊維ウェブ234に形成される。パターンを付けた不織布エレクトレット繊維ウェブ234のパターンを付けた表面は、図1のコレクタ319のパターンを付えた表面319’から遠位の最上面に相対して示されているが、別の実施形態において(図中に示されない)、パターンを付けた繊維溶融紡糸ウェブのパターンを付けた表面は、コレクタ319のパターンを付けた表面319’と接触してもよいということが理解される。
繊維の状態に応じて、捕集中に両繊維間にある程度結合が生じる場合がある。しかしながら、コレクタ表面によって形成されたパターンを保持する方法でフィラメントを一緒に結合するように、捕捉されたウェブ内のエアレイド繊維間の更なる結合が必要とされるか、望ましい場合がある。「繊維を一緒に結合する」は、ウェブを通常の取扱いに供するときに、繊維が一般的に分離しないように、追加の接着材料なしでフィラメントを一緒にしっかりと接着することを意味する。
上述のパターンを付けたエアレイド繊維ウェブの作製方法に加え、以下の工程の1つ以上を形成後のウェブに対し実施してもよい。
(2)1つ以上の追加層と、パターンを付けたエアレイド繊維ウェブの外側表面とを接触させる工程、
(3)パターンを付けたエアレイド繊維ウェブをカレンダリングする工程、
(4)パターンを付けたエアレイド繊維ウェブを表面処理又は他の組成物(例えば、難燃剤組成物、接着剤組成物、又は印刷層)と接触させる工程、
(5)パターンを付けたエアレイド繊維ウェブを厚紙又はプラスチック管に取り付ける工程、
(6)パターンを付けたエアレイド繊維ウェブをロール形状に巻き取る工程、
(7)パターンを付けたエアレイド繊維ウェブをスリットして2つ以上のスリットロール及び/又は複数個のスリットシートを形成する工程、
(8)パターンを付けたエアレイド繊維ウェブを金型中に置き、パターンを付けたエアレイド繊維ウェブを新しい形状に成形する工程、
(9)存在する場合には、露出した任意の感圧性接着剤の層の上に剥離ライナーを適用する工程、及び
(10)パターンを付けたエアレイド繊維ウェブを別の基材に接着剤又は他のいずれかの取付具(クリップ、ブラケット、ボルト/ネジ、釘、若しくはストラップを含むがこれに限定されない)により取り付ける工程。
本開示は、様々な用途で本開示のパターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ234を使用する方法も目的とする。更なる別の態様では、本開示は、前出の方法のいずれかにより作製される上述のパターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブを含む物品に関する。特定のパターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブは、ガス濾過物品、液体濾過物品、音声吸収物品、断熱物品、表面洗浄物品、研磨物品、細胞成長支援物品、薬物送達用品、個人衛生物品、及び創傷ドレッシング物品として有用であり得る。
複数のランダム配向された離散した繊維2及び所望によって複数の微粒子130を含むパターンを付けたエアレイドよる不織布エレクトレット繊維ウェブ234の前述の代表的な実施形態のいずれかを使用して、気体濾過物品、液体濾過物品、表面洗浄物品、絶縁物品、細胞成長支持物品、薬物送達物品、個人用衛生物品、及び創傷ドレッシング物品から選択される物品を作製してもよい。
以下の実施例及び表1で、「PE」はポリエチレンを表し、「PET」はポリエチレンテレフタレートを表し、「PP」はポリプロピレンを表す。
坪量の測定
微粒子を含有する代表的な不織布エレクトレット繊維ウェブの坪量を、Mettler Toledo XS4002S電子秤(Mettler−Toledo SAS(Viroflay,France)から市販)を用いて測定した。
不織布エレクトレット繊維ウェブの主表面から延在する複数の正方形の非中空の突起部、及び主表面に画定され、かつ主表面と実質的に平行な平面内でそれぞれ隣接する突起部の間に形成される複数の実質的に平面のランド領域(すなわち、実施例3を除く全ての試料)を画定する複数のランダム配向された離散した繊維を含むエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ試料を、ダイヤモンドカットしたパターンに配列された0.625インチ(1.58cm)×0.625インチ(1.58cm)×1.5インチ(3.8cm)の開口を持つ鋳型上に材料をエアレイすることにより、作製してもよい。パターンを付けた鋳型コレクタを、1m/分の速度で移動する形成チャンバの下端部を走行する、エンドレス形成ベルト/ワイヤの最上面の上の形成チャンバの中に供給した。
ハンマーミルをかけた材料を次の通り作製した。3M O−Cel−Oスポンジ又は3M 1250炉フィルターポリプロピレンエレクトレット繊維スクラップをハンマーミルMill EU−2B(EUROMILLING a/s.(Tollose,Denmark)から入手可能)の中に供給した。材料を開口8mmの篩からハンマーミルをかけて、後述のSPIKEエアレイ法に使用される粒子を得た。
以下の実施例のそれぞれにおいて、SPIKEエアレイ形成装置(FormFiber NV,Denmarkから市販)を使用して、複数の離散した繊維及び所望によって複数の微粒子とを含有する、不織布エレクトレット繊維ウェブを作製した。エアレイウェブの形成におけるSPIKE装置及び方法の詳細は、米国特許第7,491,354号及び同第6,808,664号で記述されている。
2成分繊維及びハンマーミルをかけたスPンジを、幅0.6mのコンベヤーベルトと共に2つの回転スパイクローラーを備えるスプリットプレオープン及びブレンドチャンバの中に速度2m/分で供給した。2成分繊維を、このコンベアベルト上で重量流量80g/分でこのチャンバに供給した。ハンマーミルをかけたスポンジを、重量流量320g/分でこのチャンバに供給した。その後、同一のコンベヤーベルトを用いて、2300m3/時間の流量、及びその呼び容量の65%の設定を有する送風機を備える、形成チャンバの上部にブレンドを供給した。
作製例1Aに類似の方法で、エレクトレット繊維(例えば、ハンマーミルをかけた3M 1250炉フィルターポリプロピレンエレクトレット繊維スクラップ)を作製例1Aにおけるハンマーミルをかけたスポンジの全部又は一部に置き換えて、パターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブを作製した。
2成分繊維を、幅0.6mのコンベヤーベルトと共に2つの回転スパイクローラーを備える、スプリットプレオープン及びブレンドチャンバの中に速度2m/分で供給した。2成分繊維を、このコンベアベルト上で重量流量200g/分でこのチャンバに供給した。その後、同一のコンベヤーベルトを用いて、2300m3/時間の流量を有し、公称容量の65%で設定された送風機を備える、形成チャンバの最上部に繊維を供給した。
作製例2Aに類似の方法で、エレクトレット繊維(例えば、ハンマーミルをかけた3M 1250炉フィルターポリプロピレンエレクトレット繊維スクラップ)を作製例2Aにおける2成分繊維に加えて添加して、パターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブを作製した。
2成分繊維及びハンマーミルをかけたBMFエレクトレット繊維炉フィルタースクラップを、幅0.6mのコンベヤーベルト付きの2つの回転スパイクローラーによりスプリットプレオープン及びブレンドチャンバの中に速度1m/分で供給した。2成分繊維を、このコンベアベルト上で重量流量100g/分でこのチャンバに供給した。ハンマーミルをかけたBMFエレクトレット繊維炉フィルタースクラップを、で重量流量100g/分でこのチャンバに供給した。その後、同一のコンベヤーベルトを用いて、2300m3/時間の流量、及びその呼び容量の55%の設定を有する送風機を備える、形成チャンバの上部にブレンドを供給した。
実施例4−化学的に活性な微粒子が装填された、パターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ
2成分繊維及びハンマーミルをかけたBMFエレクトレット繊維炉フィルタースクラップを、幅0.6mのコンベヤーベルト付きの2つの回転スパイクローラーによりスプリットプレオープン及びブレンドチャンバの中に速度1m/分で供給した。2成分繊維を、このコンベアベルト上で重量流量200g/分でこのチャンバに供給した。ハンマーミルをかけたBMFスクラップを重量流量200g/分でこのチャンバに供給した。その後、同一のコンベヤーベルトを用いて、2300m3/時間の流量、及びその呼び容量の60%の設定を有する送風機を有する、形成チャンバの最上部にブレンドを供給した。チャンバの最上部において繊維を開いて毛羽立たせ、次いでスパイクローラーの形成チャンバの上列及びエンドレスベルトスクリーンから形成チャンバの底部に落下させ、それによって、スパイクローラーの下列及び同一のエンドレスベルトスクリーンを通過させた。
2成分繊維及び12デニールナイロン繊維を、幅0.6mのコンベヤーベルト付きの2つの回転スパイクローラーによりスプリットプレオープン及びブレンドチャンバの中に速度1m/分で供給した。2成分繊維を、このコンベアベルト上で重量流量200g/分でこのチャンバに供給した。ハンマーミルをかけたBMFスクラップを重量流量200g/分でこのチャンバに供給した。その後、同一のコンベヤーベルトを用いて、2300m3/時間の流量、及びその呼び容量の60%の設定を有する送風機を備える、形成チャンバの上部にブレンドを供給した。
作製例5Aに類似の方法で、エレクトレット繊維(例えば、ハンマーミルをかけた3M 1250炉フィルターポリプロピレンエレクトレット繊維スクラップ)を作製例5Aにおける12デニールのナイロン繊維の全部又は一部に置き換えて、化学的に活性な微粒子を含むパターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブを作製した。
2成分繊維を、幅0.6mのコンベヤーベルト付きの2つの回転スパイクローラーによりスプリットプレオープン及びブレンドチャンバの中に速度2m/分で供給した。2成分繊維を、このコンベアベルト上で重量流量200g/分でこのチャンバに供給した。その後、同一のコンベヤーベルトを用いて、2300m3/時間の流量を有し、公称容量の60%で設定された送風機を有する、形成チャンバの最上部に繊維を供給した。
作製例6Aに類似の方法で、エレクトレット繊維(例えば、ハンマーミルをかけた3M 1250炉フィルターポリプロピレンエレクトレット繊維スクラップ)を作製例6Aにおける2成分繊維に加えて添加して、化学的に活性な微粒子を含むパターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブを作製した。
実施例2A及び6Aで記述されている化学的に活性な微粒子を含む不織繊維ウェブを使用して、代表的な流体濾過又は断熱物品を作製した。類似の方法で、実施例3及び4、又は机上の実施例1B、2B、5B、又は6Bの不織布エレクトレット繊維ウェブを用いて、代表的な流体濾過又は断熱物品を作製してもよい。
実施例2のパターンを付けたエアレイド不織繊維ウェブの基部を、作製例6Aの活性炭を含有する不織繊維ウェブの基部表面に積層して、微粒子フィルター層及び気体吸着層を含む複合フィルターを形成した。3M Spray mount接着剤(3M Company(St.Paul,MN)から市販)を、約5g/m2の量で作製例2Aの不織ウェブの底面に適用した後、メルトブローン不織ウェブを含む微粒子フィルター層を、ガス吸着層に手で押しつけた。濾過物品は、貫流又は流通用途に使用してもよい。
本出願では、以下の態様が提供される。
1. 不織布エレクトレット繊維ウェブであって、エレクトレット繊維を含む複数のランダム配向された離散した繊維を含み、前記不織布エレクトレット繊維ウェブは、前記不織布エレクトレット繊維ウェブの主表面から延在する複数の非中空の突起部、及び前記主表面により画定され、かつ該主表面に実質的に平行な平面内でそれぞれ隣接する突起部の間に形成される複数の実質的に平面のランド領域を更に含み、前記複数のランダム配向された離散した繊維は、第1の融解温度を有する少なくとも第1の領域、及び第2の融解温度を有する第2の領域を有し、前記第1の融解温度が前記第2の融解温度未満である、多成分繊維を更に含み、更に前記配向された離散した繊維の少なくとも一部が、複数の交点で前記多成分繊維の前記第1の領域と一緒に結合されている、不織布エレクトレット繊維ウェブ。
2. 前記多成分繊維が、前記不織布エレクトレット繊維ウェブの全重量の少なくとも10重量%の量で前記繊維ウェブ中に存在する、態様1に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
3. 前記多成分繊維が、前記不織布エレクトレット繊維ウェブの全重量の0重量%超〜10重量%未満の量で前記繊維ウェブ中に存在する、態様1に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
4. 前記複数の配向された離散した繊維の0重量%超〜10重量%未満が多成分繊維である、態様1に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
5. 前記多成分繊維が2成分繊維である、態様1〜4のいずれか一項に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
6. 前記多成分繊維が、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリ(メタ)アクリレート、ポリビニルハライド、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリオキシメチレン、流動性結晶ポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマーを含む、態様1〜5のいずれか一項に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
7. 複数の微粒子を更に含み、前記微粒子の少なくとも一部が、前記多成分繊維の少なくとも一部の少なくとも前記第1の領域に結合されている、態様1〜6のいずれか一項に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
8. 不織布エレクトレット繊維ウェブであって、エレクトレット繊維を含む複数のランダム配向された離散した繊維を含み、前記不織布エレクトレット繊維ウェブは、前記不織布エレクトレット繊維ウェブの主表面から延在する複数の非中空の突起部、及び前記主表面により画定され、かつ該主表面と実質的に平行な平面内でそれぞれの隣接する突起部の間に形成される複数の実質的に平面のランド領域を含み、前記複数のランダム配向された離散した繊維は、第1の融解温度を有する単一成分の離散した熱可塑性繊維の第1の集団、及び前記第1の融解温度よりも高い第2の融解温度を有する単一成分の離散した繊維の第2の集団を更に含み、前記単一成分の離散した繊維の第1の集団の少なくとも一部が、前記単一成分の離散した繊維の第2の集団の少なくとも一部に結合されている、不織布エレクトレット繊維ウェブ。
9. 前記単一成分の離散した熱可塑性繊維の第1の集団が、前記複数のランダム配向された離散した繊維の0重量%超〜10重量%未満を構成する、態様8に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
10. 前記単一成分の離散した熱可塑性繊維の第1の集団が、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリ(メタ)アクリレート、ポリビニルハライド、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリオキシメチレン、流動性結晶ポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマーを含む、態様8又は9に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
11. 前記第1の融解温度が、少なくとも50℃であり、更に前記第2の融解温度が、前記第1の融解温度を少なくとも10℃超える、態様1〜10のいずれか一項に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
12. 前記第1の融解温度が、少なくとも100℃であり、更に前記第2の融解温度が、前記第1の融解温度よりも少なくとも30℃高い、態様11に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
13. 複数の微粒子を更に含み、前記微粒子の少なくとも一部が、前記単一成分の離散した繊維の第1の集団の少なくとも一部に結合されている、態様8〜12のいずれか一項に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
14. 前記複数の微粒子が、研磨性微粒子、金属微粒子、洗剤微粒子、界面活性剤微粒子、殺生物剤微粒子、吸着剤微粒子、吸収剤微粒子、マイクロカプセル、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、有益微粒子を含む、態様7〜13のいずれか一項に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
15. 前記有益微粒子が、活性炭微粒子、活性アルミナ微粒子、シリカゲル微粒子、乾燥剤微粒子、アニオン交換樹脂微粒子、カチオン交換樹脂微粒子、モレキュラーシーブ微粒子、珪藻土微粒子、抗微生物化合物微粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される化学的に活性な微粒子を含む、態様14に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
16. 前記化学的に活性な微粒子が、実質的に前記不織布エレクトレット繊維ウェブの厚さ全体にわたって分散している、態様15に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
17. 前記化学的に活性な微粒子が、実質的に前記複数の非中空の突起部の表面の上に分散している、態様16に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
18. 前記不織布エレクトレット繊維ウェブの少なくとも10重量%が前記複数の微粒子から成る、態様17に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
19. 前記複数の配向された離散した繊維の少なくとも一部が、天然繊維、非熱可塑性ポリマー繊維、炭素繊維、セラミック繊維、金属繊維、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、態様1〜18のいずれか一項に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
20. 前記複数の配向された離散した繊維の少なくとも一部が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリウレタン、ポリブテン、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、流動性結晶ポリマー、ポリエチレン−コ−酢酸ビニル、ポリアクリロニトリル、環状ポリオレフィン、ポリオキシメチレン、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、又はこれらの組み合わせを含む、態様1〜19のいずれか一項に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
21. 前記不織布エレクトレット繊維ウェブが、非繊維バインダを実質的に含まない、態様1〜20のいずれか一項に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
22. 前記複数のランダム配向された離散した繊維の少なくとも一部を被覆する、バインダコーティングを更に含み、前記バインダが、前記化学的に活性な微粒子の表面を実質的に閉塞させない、態様1〜21のいずれか一項に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
23. 前記複数の非中空の突起部のそれぞれが、前記不織布エレクトレット繊維ウェブの前記第1の主表面に実質的に平行な方向で見て、円、楕円、多角形、らせん型、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される断面の幾何学的形状を呈する、態様1〜22のいずれか一項に記載の繊維ウェブ。
24. 前記複数の非中空の突起部が、前記不織布エレクトレット繊維ウェブの前記主表面上で二次元アレイを形成する、態様1〜23のいずれか一項に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
25. スクリーン、スクリム、メッシュ、不織布、織布、編布、発泡体層、多孔質フィルム、有孔フィルム、繊維のアレイ、溶融フィブリル化繊維ウェブ、メルトブローン繊維ウェブ、スパンボンド繊維ウェブ、エアレイド繊維ウェブ、ウェットレイド繊維ウェブ、カード繊維ウェブ、水流交絡繊維ウェブ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される支持層を更に含む、態様1〜24のいずれか一項に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
26. 複数のマイクロファイバー、複数のサブマイクロメートル繊維、及びこれらの組み合わせを含む繊維カバー層を更に含む、態様1〜25のいずれか一項に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
27. 前記繊維カバー層が、1μm未満のメジアン繊維径を有するサブマイクロメートル繊維の集団を含み、所望によって前記繊維カバー層が、メルトブローン、溶融紡糸、電界紡糸、プレキシフィラメント形成、ガスジェットフィブリル化、繊維スプリット加工、又はこれらの組み合わせによって形成される、態様26に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブ。
28. 気体濾過物品、液体濾過物品、表面洗浄物品、フロアマット、断熱物品、細胞成長支持物品、薬物送達物品、個人用衛生物品、及び創傷ドレッシング物品からなる群から選択される、態様1〜27のいずれか一項に記載の不織布エレクトレット繊維ウェブを含む、物品。
29. 不織布エレクトレット繊維ウェブを作製する方法であって、上端部及び下端部を有する形成チャンバを準備すること、エレクトレット繊維を含む複数の繊維を前記形成チャンバの前記上端部の中に導入すること、前記繊維の集団を実質的に離散した繊維として前記形成チャンバの前記下端部まで移送すること、及び前記実質的に離散した繊維の集団を、識別可能なパターンを有する不織布エレクトレット繊維ウェブとして、パターンを付けた表面を有するコレクタ上で捕捉すること、を含み、前記識別可能なパターンは、前記不織布エレクトレット繊維ウェブの主表面から延在する複数の非中空の突起部、及び前記主表面により画定され、かつ前記主表面と実質的に平行な平面内でそれぞれ隣接する突起部の間に形成される複数の実質的に平面のランド領域を含む、方法。
30. 前記パターンを付けたコレクタ表面から前記ウェブを取り外す前に、前記複数の繊維の少なくとも一部を、接着剤を使用せずに一緒に結合することによって、前記識別可能なパターンを前記繊維ウェブに保持させることを更に含む、態様29に記載の方法。
31. 複数の化学的に活性な微粒子を前記形成チャンバの中に導入すること、及び、前記実質的に離散した繊維の集団を不織布エレクトレット繊維ウェブとして捕捉する前に、前記形成チャンバ内で前記複数の離散した繊維を前記複数の化学的に活性な微粒子と混合して繊維微粒子混合物を形成すること、並びに前記化学的に活性な微粒子の少なくとも一部を前記不織布エレクトレット繊維ウェブに固定すること、を更に含む、態様30に記載の方法。
32. 前記パターンを付けたコレクタ表面が、前記コレクタを通じて延びる複数の幾何学的に賦型された穿孔を含み、更に前記繊維の集団を捕捉することが、前記穿孔されたパターンを付けたコレクタ表面を通して真空に引くことを含む、態様29〜31のいずれか一項に記載の方法。
33. 前記複数の幾何学的に賦型された穿孔が、円、楕円、多角形、X型、V型、らせん型、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される形状を有する、態様32に記載の方法。
34. 前記複数の幾何学的に賦型された穿孔が、三角形、正方形、矩形、ダイヤモンド、台形、五角形、六角形、八角形、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、多角形の形状を有する、態様33に記載の方法。
35. 前記複数の幾何学的に賦型された穿孔が、前記パターンを付けたコレクタ表面上の二次元パターンを含む、態様32〜34のいずれか一項に記載の方法。
36. 前記パターンを付けたコレクタ表面上の前記幾何学的に賦型された穿孔の前記二次元パターンが、二次元アレイである、態様35に記載の方法。
37. 前記不織布エレクトレット繊維ウェブの0重量%超〜10重量%未満が、第1の融解温度を有する少なくとも第1の領域、及び第2の融解温度を有する第2の領域を含む多成分繊維である離散した繊維を含み、前記第1の融解温度は、前記第2の融解温度未満であり、前記化学的に活性な微粒子を前記不織布エレクトレット繊維ウェブに固定することは、前記多成分繊維を少なくとも第1の融解温度かつ前記第2の融解温度未満の温度に加熱することを含み、それによって、前記化学的に活性な微粒子の少なくとも一部は、前記多成分繊維の少なくとも一部の前記少なくとも第1の領域に結合することによって、前記不織布エレクトレット繊維ウェブに固定され、前記離散した繊維の少なくとも一部は、複数の交点で前記多成分繊維の前記第1の領域と一緒に結合される、態様29〜36のいずれか一項に記載の方法。
38. 前記複数の離散した繊維が、第1の融解温度を有する単一成分の離散した熱可塑性ポリマー繊維の第1の集団、及び前記第1の融解温度を超える第2の融解温度を有する単一成分の離散した繊維の第2の集団を更に含み、前記化学的に活性な微粒子を前記不織布エレクトレット繊維ウェブに固定する工程が、前記単一成分の離散した熱可塑性繊維の第1の集団を、少なくとも第1の融解温度かつ前記第2の融解温度未満の温度に加熱することを含み、それによって、前記化学的に活性な微粒子の少なくとも一部が、前記単一成分の離散した繊維の第1の集団の少なくとも一部に結合され、更に前記単一成分の離散した繊維の第1の集団の少なくとも一部が、前記単一成分の離散した繊維の第2の集団の少なくとも一部に結合される、態様29〜36のいずれか一項に記載の方法。
39. 前記化学的に活性な微粒子を前記不織布エレクトレット繊維ウェブに固定することが、熱接着、自発結合、接着結合、粉末バインダ結合、水流交絡、ニードルパンチング、カレンダリング、又はこれらの組み合わせの少なくとも1つを含む、態様29〜38のいずれか一項に記載の方法。
40. 液体が前記形成チャンバの中に導入されて、前記離散した繊維の少なくとも一部を濡らし、それによって前記化学的に活性な微粒子の少なくとも一部が、前記形成チャンバ内で前記離散した繊維の濡れた部分に接着する、態様29〜39のいずれか一項に記載の方法。
41. 前記複数の化学的に活性な微粒子が、前記上端部、前記下端部、前記上端部と前記下端部の間、又はこれらの組み合わせにおいて、前記形成チャンバの中に導入される、態様29〜40のいずれか一項に記載の方法。
42. 前記不織布エレクトレット繊維ウェブに重ねる繊維カバー層を適用することを更に含み、前記繊維カバー層が、エアレイ加工、ウェットレイ加工、カード加工、メルトブローン、溶融紡糸、電界紡糸、プレキシフィラメント形成、ガスジェットフィブリル化、繊維スプリット加工、又はこれらの組み合わせによって形成される、態様29〜41のいずれか一項に記載の方法。
43. 前記繊維カバー層が、メルトブローン、溶融紡糸、電界紡糸、プレキシフィラメント形成、ガスジェットフィブリル化、繊維スプリット加工、又はこれらの組み合わせによって形成された、1μm未満のメジアン繊維径を有するサブマイクロメートル繊維の集団を含む、態様42に記載の方法。
Claims (3)
- パターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブであって、
活性炭微粒子、活性アルミナ微粒子、シリカゲル微粒子、乾燥剤微粒子、アニオン交換樹脂微粒子、カチオン交換樹脂微粒子、モレキュラーシーブ微粒子、珪藻土微粒子、抗微生物化合物微粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、複数の化学的に活性な微粒子と、
エレクトレット繊維と2成分繊維を含み、前記2成分繊維がポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリ(メタ)アクリレート、ポリビニルハライド、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリオキシメチレン、流動性結晶ポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマーからなり、且つ第1の融解温度を有する第1の領域及び第2の融解温度を有する第2の領域を少なくとも有し、前記第1の融解温度が前記第2の融解温度未満である、複数のランダム配向された離散した繊維と
を含み、
前記2成分繊維が、前記エアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブの全重量の0重量%超〜10重量%未満の量で前記エアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ中に存在し、
前記エアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブは、前記エアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブの主表面から延在する複数の非中空の突起部、及び前記主表面により画定され、かつ該主表面に実質的に平行な平面内でそれぞれ隣接する突起部の間に形成される複数の実質的に平面のランド領域を更に含み、
更に前記複数のランダム配向された離散した繊維及び前記化学的に活性な微粒子の少なくとも一部が、複数の交点で前記2成分繊維の前記第1の領域と一緒に結合されている、
エアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ。 - 前記複数のランダム配向された離散した繊維の0重量%超〜10重量%未満が前記2成分繊維である、請求項1に記載のパターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ。
- パターンを付けたエアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブを作製する方法であって、
上端部及び下端部を有する形成チャンバを準備すること、
エレクトレット繊維と2成分繊維を含む複数の繊維であって、前記2成分繊維がポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリ(メタ)アクリレート、ポリビニルハライド、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリオキシメチレン、流動性結晶ポリマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマーからなり、且つ第1の融解温度を有する第1の領域及び第2の融解温度を有する第2の領域を少なくとも有し、前記第1の融解温度が前記第2の融解温度未満であり、更に前記2成分繊維が、前記エアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブ中に前記エアレイド不織布エレクトレット繊維ウェブの全重量の0重量%超〜10重量%未満の量で存在するような、前記複数の繊維を前記形成チャンバの前記上端部の中に導入すること、
活性炭微粒子、活性アルミナ微粒子、シリカゲル微粒子、乾燥剤微粒子、アニオン交換樹脂微粒子、カチオン交換樹脂微粒子、モレキュラーシーブ微粒子、珪藻土微粒子、抗微生物化合物微粒子、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、複数の化学的に活性な微粒子を前記形成チャンバの中に導入し、前記形成チャンバ内で前記複数の繊維を前記複数の化学的に活性な微粒子と混合して、繊維微粒子混合物を形成すること、
実質的に離散した繊維及び化学的に活性な微粒子として、前記繊維微粒子混合物の少なくとも一部を前記形成チャンバの前記下端部まで移送すること、
識別可能なパターンを有する不織布エレクトレット繊維ウェブとして、前記繊維微粒子混合物の前記一部をパターンを付けた表面を有するコレクタ上で捕捉することであって、前記識別可能なパターンが、前記不織布エレクトレット繊維ウェブの主表面から延在する複数の非中空の突起部、及び前記主表面により画定され、かつ前記主表面と実質的に平行な平面内でそれぞれ隣接する突起部の間に形成される複数の実質的に平面のランド領域を含む、該捕捉すること、及び
前記パターンを付けたコレクタ表面から前記不織布エレクトレット繊維ウェブを取り外す前に、前記複数の繊維及び前記化学的に活性な微粒子の少なくとも一部を、接着剤を使用せずに、前記2成分繊維の前記第1の領域と複数の交点で一緒に結合することによって、前記識別可能なパターンを前記不織布エレクトレット繊維ウェブに保持させること
を含む、方法。
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