JP6592017B2 - 多層繊維を含む熱安定性メルトブローンウェブ - Google Patents
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Description
熱安定性ウェブとは、本明細書の実施例に記載するように、試験を行ったとき、10%未満の熱収縮を示すウェブを意味する。
実施形態1は、複数のメルトブローン多層繊維を含む熱安定性メルトブローン繊維ウェブであって、少なくとも選択されたメルトブローン多層繊維は、それぞれ、少なくとも約200℃のTmを有する結晶化が遅いポリマーである第1のポリマーから構成される少なくとも1つの第1の層と、少なくとも約200℃のTmを有する結晶化が速いポリマーである第2のポリマーから構成される少なくとも1つの第2の層と、を含み、メルトブローン多層繊維の第1のポリマー対第2のポリマーの平均重量比が約45:55から約95:05であり、かつ熱安定性メルトブローン繊維ウェブは約10%未満の熱収縮を示す。
熱収縮
熱収縮メルトブローンウェブは、10cm×10cmの3つの試料を使用して得ることができる。各試料の寸法を、180℃のFisher Scientific Isotemp Oven(又は等価物)内に15分間配置した前後に、機械方向(MD)及び横断方向(CD)の双方で測定する。各試料の収縮は、次の式を使用してMD及びCDについて計算する。
ポリマー試料のTmは、TA Instruments Q2000 Modulated Differential Scanning Calorimeter(MDSC)又は等価物を使用して得ることができる。試料の重量を計量し、適合性アルミニウム製の鍋に入れる。第1の熱を加えて、試料の推定Tmを上回る温度まで試料を加熱し、その後、十分に遅い速度(例えば、10℃/分)で試料を冷却し、結晶化を発生させる。これらの予熱/冷却工程後、例えば、10℃/分の加熱速度で第2の熱を加えて、熱流を観察する。結晶融点Tmは、当業者によって確実に理解されるように、明確に定義された一次溶融ピークの頂点として(このようなピークが存在する場合)、第2の熱データから得ることができる。
メルトブローンウェブは、Wente,Van A.,「Superfine Thermoplastic Fibers」((Industrial Engineering Chemistry,Vol.48、ページ1342以下(1956))及びNaval Research LaboratoriesのReport No.4364、1954年5月25日出版の表題「Manufacture of Superfine Organic Fibers」)Wente,Van.A.Boone,C.D.,及びFluharty,E.Lによる)に記載されているものと類似した装置及び工程を使用して製造された。この装置は、ギアポンプを備えた押出機を使用してポリマーのメルトフローを制御し、そのメルトフローを長さと直径との比率が5:1である輪状滑面オリフィスを有するメルトブローダイに分配した。本オリフィスを10オリフィス/cmの間隔でダイ面に直線状に配置させた。空気溶融フィラメントがメルトブローダイのオリフィスから吐出した本質的な直後に、集束方法で「吹込」空気を高速で溶融フィラメント上に衝突させるために、供給デバイス(エアナイフ)をダイ面に提供した。
(実施例1)
複数のメルトブローン多層繊維を含むメルトブローン繊維ウェブを、上述の装置及び一般的な方法を使用して製造し、後述のとおりに操作した。第1のポリマーは、Nan Ya Plastics Corporation(America,Livingston,NJ)から商標名N211として得たポリ(エチレンテレフタレート)(PET;0.54固有粘度)樹脂であった。第2のポリマーは、SABIC Innovative Plastics,Pittsfield,MAから入手したポリ(ブチレンテレフタレート)(PBT)(商標名Valox−195−1001)であった。
複数のメルトブローン多層繊維を含むメルトブローン繊維ウェブを、概して実施例1と類似の方法で製造した。ただし、ギアポンプは、PET対PBTの重量比が50:50の溶融ポリマーが送達されるように調整した。ダイ及びフィードブロックはいずれも約280℃に保持し、第1の押出機及び第2の押出機の溶融温度は、それぞれ約280℃及び270℃で保持した。高速吹込空気の温度は、設定点である約390℃に保持した。このように形成したメルトブローン多層繊維は、DCD(ダイ/コレクター距離)約30.5cmで回収した。メルトブローン多層繊維は、平均直径約10マイクロメートル未満を示し、メルトブローン繊維ウェブは、坪量約130g/m2を有していた。
複数のメルトブローン多層繊維を含むメルトブローン繊維ウェブを、概して実施例1と類似の方法で製造した。ただし、第2のポリマーは、ポリ(ブチレンテレフタレート)ではなくポリメチルペンテン(PMP;Mitsui Chemicals,Rye Brook,NYから商標名TPXで入手)とした。第1のポリマー:第2のポリマー(PET:PMP)重量比は、約75:25であり、メルトブローダイでは、合計ポリマー処理速度0.14kg/hr/cmダイ幅を維持した。
複数のメルトブローン多層繊維を含むメルトブローン繊維ウェブを、概して実施例3と類似の方法で製造した。ただし、第1:第2(PET:PMP)重量比は、約90:10とした。
複数のメルトブローン多層繊維を含むメルトブローン繊維ウェブを、概して実施例3と類似の方法で製造した。ただし、第1:第2(PET:PMP)重量比は、約80:20とした。
複数のメルトブローン多層繊維を含むメルトブローン繊維ウェブを、概して実施例3と類似の方法で製造した。ただし、第1:第2(PET:PMP)重量比は、約70:30とした。
複数のメルトブローン多層繊維を含むメルトブローン繊維ウェブを、概して実施例3と類似の方法で製造した。ただし、第1:第2(PET:PMP)重量比は、約60:40とした。
複数のメルトブローン多層繊維を含むメルトブローン繊維ウェブを、実施例3と類似の常法で製造した。ただし、スプリッタフィードブロックは、多層繊維が17の交互層(8つの第1のPET層及び9つの第2のPMP層)を含むように構成した。PET:PMP重量比は、約75:25で保持した。ダイ及びフィードブロックは、双方とも約300℃に保持し、第1の押出機及び第2の押出機の溶融温度は、それぞれ約285℃及び300℃で保持した。高速吹込空気の温度は、設定点の約400℃に保持した。このように形成したメルトブローン多層繊維を、DCD(ダイ/コレクター距離)約15cmで回収した。
複数のメルトブローン多層繊維を含むメルトブローン繊維ウェブは、実施例3と概して類似の方法で製造した。ただし、スプリッタフィードブロックは、多層繊維が2つの交互層(1つの第1のPET層及び1つの第2のPMP層)を含むように構成した。PET:PMP重量比は、約75:25で保持した。ダイ及びフィードブロックは、双方とも約300℃に保持し、第1の押出機及び第2の押出機の溶融温度は、それぞれ約285℃及び300℃で保持させた。高速吹込空気の温度は、設定点の約400℃に保持した。このように形成したメルトブローン多層繊維を、約15cmのDCD(ダイ/コレクター距離)で回収した。
比較例1
メルトブローン不織布ウェブは、実施例1のものと概ね類似している加工条件を用いて製造した。ただし、スプリッタフィードブロックは使用せず、メルトブローン繊維は全て第1のポリマー、具体的には、Nan Ya Plastics Corporation(America,Livingston,NJ)から商標名N211で得たポリ(エチレンテレフタレート)(PET、固有粘度0.54)樹脂からなる単層繊維であった。
収縮データは、全ての繊維が、第2のポリマー、具体的にはSABIC Innovative Plastics(Pittsfield,MA)から商標名Valox−195−1001で入手したポリ(ブチレンテレフタレート)(PBT)からなる単層繊維であるメルトブローン不織布ウェブから得た。工程条件は得られなかったが、従来(単層繊維)のメルトブローン装置及び工程条件を用いたものと考えられた。また、本材料の報告された熱収縮測定値は、上述の手順とはわずかに異なる熱収縮試験(PCT特許出願番号第PCT/CN2014/080901(Chenら)、代理人整理番号75424WO003、表題「THERMALLY STABLE NONWOVEN WEB COMPRISING MELTBLOWN BLENDED−POLYMER FIBERS」に記載されている)を用いて得た。例えば、試料は、180℃で15分間ではなく、170℃で15分間保持した。したがって、比較実施例2の収縮数は、他のデータと正確に比較できなくてもよいが、比較実施例2は、依然として、本明細書にて開示された一般的な傾向を示すにあたって有用である。
前述の実施例は、利用可能な記録により提供され、明確に理解するためにのみ提供され、これらによって不要な限定をするものと理解されるべきではない。実施例に記載した試験及び試験結果は予測的なものではなく、例示的なものであることが意図され、試験方法の変更により、得られる結果も異なるものと予想され得る。実施例の全ての定量的値は、使用された手順に含まれる周知の許容差の観点から近似値であると理解されるべきである。
[1]
複数のメルトブローン多層繊維を含む熱安定性メルトブローン繊維ウェブであって、少なくとも選択されたメルトブローン多層繊維は、それぞれ、少なくとも約200℃のT m を有する結晶化が遅いポリマーである第1のポリマーから構成される少なくとも1つの第1の層と、少なくとも約200℃のT m を有する結晶化が速いポリマーである第2のポリマーから構成される少なくとも1つの第2の層と、を含み、
前記メルトブローン多層繊維は、前記第1のポリマー対前記第2のポリマーの平均重量比が約45:55〜約95:05を示し、かつ前記熱安定性メルトブローン繊維ウェブは、約10%未満の熱収縮を示す、熱安定性メルトブローン繊維ウェブ。
[2]
前記第1のポリマーは、少なくとも約240℃のT m を示し、前記第2のポリマーは、少なくとも約240℃のT m を示す、項目1に記載のウェブ。
[3]
前記メルトブローン繊維の、第1のポリマー対第2のポリマーの平均重量比が約60:40〜約90:10を示す、項目1に記載のウェブ。
[4]
前記メルトブローン繊維の、第1のポリマー対第2のポリマーの平均重量比が約70:30〜約80:20を示す、項目1に記載のウェブ。
[5]
前記第1のポリマーは、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリ(エチレンナフタレート)、ポリ(乳酸)、ポリ(トリメチレンテレフタレート)、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エステルである、項目1に記載のウェブ。
[6]
前記第1のポリマーは、ポリ(エチレンテレフタレート)である、項目1に記載のウェブ。
[7]
前記第1のポリマーは、非ポリマー成核剤を実質的に含まない、項目1に記載のウェブ。
[8]
前記第2のポリマーは、ポリ(ブチレンテレフタレート)、ポリメチルペンテン、及びシンジオタクチックポリスチレンからなる群から選択される、項目1に記載のウェブ。
[9]
少なくとも選択された多層繊維は、それぞれ、少なくとも一対の第1の層、及びそれらの間に個別に挟まれている第2の層を含む、項目1に記載のウェブ。
[10]
少なくとも選択された多層繊維は、それぞれ、少なくとも
3つの第1の層及び少なくとも2つの第2の層を含み、それぞれの第2の層は、一対の第1の層の間に個別に挟まれている、項目1に記載のウェブ。
[11]
少なくとも選択された多層繊維は、それぞれ、少なくとも5つの第1の層及び少なくとも4つの第2の層を備え、それぞれの第2の層は、一対の第1の層の間に個別に挟まれている、項目1に記載のウェブ。
[12]
少なくとも選択された多層繊維は、それぞれ、少なくともnの第1の層及び少なくともn−1の第2の層を備え、前記第2の層のうち少なくともn−2は、第1の層の間に個別に挟まれ、nは、数字7〜51である、項目1に記載のウェブ。
[13]
前記第1の層は単一成分層であり、前記第2の層は単一成分層である、項目1に記載のウェブ。
[14]
前記複数のメルトブローン繊維は、集合的に、平均繊維直径約10マイクロメートル未満を示す、項目1に記載のウェブ。
[15]
前記ウェブは、短繊維を更に備え、前記短繊維は、前記ウェブの前記繊維材料の総重量に対して、約5重量%〜約50重量%を占める、項目1に記載のウェブ。
[16]
前記ウェブは、約6%未満の熱収縮を示す、項目1に記載のウェブ。
[17]
前記ウェブは、約2%未満の熱収縮を示す、項目1に記載のウェブ。
[18]
前記ウェブの前記メルトブローン繊維は、200℃未満のT m を示す任意のポリマー材料を約5重量%以下含む、項目1に記載のウェブ。
[19]
前記ウェブの前記メルトブローン繊維は、200℃未満のT m を示す任意のポリマー材料を実質的に含まない、項目1に記載のウェブ。
[20]
項目1に記載の熱安定性メルトブローン繊維ウェブを含む物品であって、前記物品は、断熱物品、防音物品、流体濾過物品、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される、物品。
[21]
前記物品は、約5%未満の熱収縮を示す防音物品である、項目20に記載の物品。
[22]
メルトブローダイのオリフィスを通して溶融多層フローストリームを押出し、溶融多層フィラメントを形成することと、
高速気体流により前記溶融多層フィラメントを細化し、多層メルトブローン繊維を形成することと、
繊維の塊として前記多層メルトブローン繊維を回収することと、を含む、方法であって、
前記回収された繊維の塊のフローストリームの少なくとも選択された多層メルトブローン繊維は、それぞれ、少なくとも約200℃のT m を有する結晶化が遅いポリマーである溶融した第1のポリマーから構成される少なくとも1つの第1の層と、少なくとも約200℃のT m を有する結晶化が速いポリマーである溶融した第2のポリマーから構成される少なくとも1つの第2の層と、を含む、方法。
[23]
前記細化された多層フィラメントは多層メルトブローン繊維の空気浮遊流を形成し、かつ短繊維の空気浮遊流を前記多層繊維の空気浮遊流に注入することと、前記混合した多層メルトブローン繊維及び短繊維を繊維の塊として回収することと、を更に含む、項目22に記載の方法。
[24]
前記繊維の塊のうち少なくともいくつかの前記繊維を互いに結合して、熱安定性メルトブローン繊維ウェブを形成することを更に含む、項目22に記載の方法。
Claims (7)
- 複数のメルトブローン多層繊維を含む熱安定性メルトブローン繊維ウェブであって、少なくとも選択されたメルトブローン多層繊維は、それぞれ、少なくとも200℃のTmを有する結晶化が遅いポリマーである第1のポリマーから構成される少なくとも1つの第1の層と、少なくとも200℃のTmを有する結晶化が速いポリマーである第2のポリマーから構成される少なくとも1つの第2の層と、を含み、
前記メルトブローン多層繊維は、前記第1のポリマー対前記第2のポリマーの平均重量比が45:55〜95:05を示し、かつ前記熱安定性メルトブローン繊維ウェブは、10%未満の熱収縮を示す、熱安定性メルトブローン繊維ウェブ。 - 前記第1のポリマーは、少なくとも240℃のTmを示し、前記第2のポリマーは、少なくとも240℃のTmを示す、請求項1に記載のウェブ。
- 前記第1のポリマーは、ポリ(エチレンテレフタレート)、ポリ(エチレンナフタレート)、ポリ(乳酸)、ポリ(トリメチレンテレフタレート)、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エステルである、請求項1に記載のウェブ。
- 少なくとも選択された多層繊維は、それぞれ、少なくとも一対の第1の層、及びそれらの間に個別に挟まれている第2の層を含む、請求項1に記載のウェブ。
- 前記ウェブは、短繊維を更に備え、前記短繊維は、前記ウェブの前記繊維材料の総重量に対して、5重量%〜50重量%を占める、請求項1に記載のウェブ。
- 請求項1に記載の熱安定性メルトブローン繊維ウェブを含む物品であって、前記物品は、断熱物品、防音物品、流体濾過物品、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される、物品。
- メルトブローダイのオリフィスを通して溶融多層フローストリームを押出し、溶融多層フィラメントを形成することと、
高速気体流により前記溶融多層フィラメントを細化し、多層メルトブローン繊維を形成することと、
繊維の塊として前記多層メルトブローン繊維を回収することと、を含む、方法であって、
前記回収された繊維の塊のフローストリームの少なくとも選択された多層メルトブローン繊維は、それぞれ、少なくとも200℃のTmを有する結晶化が遅いポリマーである溶融した第1のポリマーから構成される少なくとも1つの第1の層と、少なくとも200℃のTmを有する結晶化が速いポリマーである溶融した第2のポリマーから構成される少なくとも1つの第2の層と、を含む、方法。
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