JP6732975B2 - 捲縮した微細繊維を含む、均一性が改善されたスパンボンド不織布 - Google Patents

Description

本発明は、捲縮した多成分繊維を含むスパンボンド不織布に関する。繊維材料と処理設定を特別に選択することにより、繊維をより小さな直径で安定的に製造することができる。これにより、高い均一性と、非常に高レベルの材料柔軟性とを有する製品が得られる。

捲縮した多成分繊維を含むスパンボンド不織布が当該技術分野で知られており、初期の技術が、例えば、米国特許第６，４５４，９８９Ｂ１号明細書、欧州特許第２３４３４０６Ｂ１号明細書、及び欧州特許第１３６９５１８Ｂ１号明細書に記載されている。捲縮繊維によって、これらの材料は高ロフトなものとなり、柔軟性と弾力性が改善される。一般に、これらの材料に使用される繊維は、サイドバイサイド型又は偏心芯鞘型又は同様の分布型の、異なる特徴を有する２種類のポリマーからなる。これにより、急冷及び延伸プロセス時に、繊維は螺旋形に捲縮する。

近年の刊行物である欧州特許第３２４６４４４Ａ１号明細書は、ポリプロピレンホモポリマー及びランダムポリプロピレン−エチレンコポリマー（これらは、良好な捲縮特性、ひいては良好な柔軟性を達成する）を基礎として作られる高ロフトなスパンボンド材料を開示している。捲縮繊維から作られる他の次世代の高ロフトなスパンボンド材料は、欧州特許第３２４６４４３Ａ１号明細書、欧州特許第３１２１３１４Ａ１号明細書、及び欧州特許第３１６５６５６Ａ１号明細書に開示されている。

既知のプロセスに基づく高ロフト材料の製造における問題の１つは、材料の均一性が比較的悪いことが多いことである。この理由の１つは、急冷及び延伸プロセス時に捲縮が発生するときに、繊維が衝突して凝集が起こる傾向があり、不均一な堆積と目視可能な不規則性（特に目付が２５グラム／平方メートル未満の材料で目視可能）とが生じるからである。繊維の捲縮プロセスを遅らせて、スピンベルト上に堆積した後に行う試みがなされてきたが、繊維が一旦スピンベルト上に置かれると、捲縮は常にうまく行かなかった。

高ロフト不織布材料の製造における別の一般的な課題は、出来るだけ柔軟な材料を提供することである。

本発明が解決すべき課題は、均一性と柔軟性とを改善した捲縮多成分繊維を基礎とする、高ロフトのスパンボンド材料を提供することである。

上記背景に対して、本発明は、捲縮した多成分繊維を有し、多成分繊維の第１の成分が、第１の熱可塑性ベースポリマーを含む第１の熱可塑性ポリマー材料からなり、多成分繊維の第２の成分が、第１のベースポリマーとは異なる第２の熱可塑性ベースポリマーを含む第２の熱可塑性ポリマー材料からなるスパンボンド不織布に関する。第１のベースポリマー及び第２のベースポリマーのメルトフローレートは、１５ｇ／１０分〜６０ｇ／１０分である。第１のポリマー材料又は第２のポリマー材料のうち少なくとも１つが、それぞれのベースポリマーに加えて、さらに、１重量％〜１０重量％の高メルトフローレートポリマー及び／又はビスブレーキング添加剤を含むポリマーブレンドである。高メルトフローレートポリマーのメルトフローレートは、６００ｇ／１０分〜３０００ｇ／１０分である。この繊維は、線質量密度が１．５デニール未満である。捲縮した多成分繊維の平均捲縮数は、日本工業規格ＪＩＳ Ｌ−１０１５−１９８１に準拠して引張前負荷２ｍｇ／デニールで測定すると、繊維１ｃｍあたり、少なくとも５つ、好ましくは少なくとも８つの範囲である。

上記のように定義された高メルトフローレートポリマーの少量（１重量％〜１０重量％）を、少なくとも１つの、好ましくは両方のポリマー材料に添加すると、各ポリマー材料の分子量が双峰分布を示す。また、このような添加は、捲縮動作を維持しつつも線質量密度がより低い繊維を紡糸できるように紡糸条件を適合させ得るという観点から、紡糸助剤としての働きがある。このことは、中間メルトフローレートを有する既製材料を用いた同様のやり方では観察されていない。従来技術では、典型的に高い線質量密度を有する捲縮多成分繊維を紡糸するが、それと比較すると、均一性については測定可能な改善がみられ、柔軟性については大幅な改善がみられる。また、引張特性は損なわれないことが観察され、むしろ向上する場合もある。

各ポリマー材料の分子量の双峰分布が得られるのは、ベースポリマーと高メルトフローレートポリマーとが、それらの異なるメルトフローレートの相関関係において、典型的に異なる分子量分布を有するからである。すなわち、高メルトフローレートポリマーのポリマー鎖は、平均して、ベースポリマーのポリマー鎖よりも短い。したがって、各ポリマー材料は、分子量の分布関数において、２つのピーク（極大値）を異なる分子量において発現する。高分子量紡糸助剤のピークは、（最高で１０ｗｔ％の含有量であるため）相対的に小さく、第１の分子量において認めれる。第１の分子量は、第２の分子量よりも相対的に小さい。第２の分子量においては、ベースポリマーに対応する相対的に大きいピークが認められる。典型的なＧＰＣ測定では、２つの別個のピークは、高メルトフローレートポリマーの含有量が５ｗｔ％から１０ｗｔ％であるときに特にはっきりと識別できる。高メルトフローレートポリマーの含有量が少ないと、ＧＰＣ測定では、第２のピークは低分子量領域に僅かな立ち上がりとして現れる可能性がある。

好ましい実施形態では、高メルトフローレートポリマーの融点は１２０℃よりも高く、より好ましくは１３０℃よりも高い。これは、ポリプロピレン系高メルトフローレートポリマーに特に当てはまる。ポリプロピレン系高メルトフローレートポリマーは、ポリプロピレン系、ポリエチレン系、又はポリエチレンプロピレン共重合体系ベース材料の添加剤として特に適している。

本明細書でポリマー又はポリマー組成物の融点と言及するときは、ＩＳＯ１１３５７−３に準拠して測定されたものであると理解される。

本明細書でメルトフローレートと言及するときは、ＩＳＯ１１３３に準拠して２３０℃及び２．１６ｋｇの条件で測定されたものであると理解される。

一実施形態では、第１のポリマー材料と第２のポリマー材料は、各ベースポリマーと、各高メルトフローレートポリマーと、最高で１０ｗｔ％の、好ましくは最高で５ｗｔ％の、より好ましくは最高で３ｗｔ％のその他の成分とからなる。

一実施形態では、ビスブレーキング添加剤を各ポリマー材料に添加して、押出成形機内でポリマー鎖の制御された開裂が開始されるようにしてもよい。これにより、混合物の双峰性と、捲縮動作の維持を目的としたポリマーの選択のバランスとを悪化させることなく、ベースポリマーの粘度は一定程度さらに低下する。ビスブレーキング添加剤は、意図的に添加してもよいし、又は、高メルトフローレートポリマー製品に元々含まれていてもよい。ビスブレーキング添加剤は、有機過酸化物、有機ヒドロキシルアミンエステル、芳香族エステル、又はこれらの組合せを有していてもよい。存在する場合、ビスブレーキング添加剤は、第１又は第２のポリマー材料の重量あたり５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの量で、好ましくは１００ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの量で存在していてもよい。

ベースポリマー及び高メルトフローレートポリマーは、両方ともそれ自体がポリマーブレンドであってもよい。したがって、本発明の一実施形態では、高メルトフローレートポリマーのブレンドを、第１のポリマー材料又は第２のポリマー材料のうちの少なくとも１つに対し、合計で１重量％〜１０重量％の量で添加する。双峰性のために、ベースポリマー及び特に高メルトフローレートポリマーは、ブレンドではなく、合計で１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の量で添加される１つの特定材料であることがさらに好ましい。

第１及び第２のベースポリマーは、繊維の捲縮を得ることができるように、異なるメルトフローレート、異なる融点、異なる結晶度、異なる分子量分布、異なる化学的性質、及びこのような違いの組み合わせを有していてもよい。本明細書で捲縮繊維と言及するときは、典型的には、螺旋形に捲縮した繊維を意味する。不織布は、ほぼ平板形状のシートである。

一実施形態では、１重量％〜１０重量％の高メルトフローレートポリマーを、第１及び第２のポリマー材料の両方に添加する。第１のポリマー材料に添加される高メルトフローレートポリマーは、第２のポリマー材料に添加される高メルトフローレートポリマーと同じであってもよいし、異なっていてもよい。

一実施形態では、高メルトフローレートポリマーのメルトフローレートは、７５０ｇ／１０分よりも高く、好ましくは１０００ｇ／１０分よりも高い。及び／又は、一実施形態では、高メルトフローレートポリマーのメルトフローレートは、２２００ｇ／１０分未満、好ましくは１８００ｇ／１０分未満、より好ましくは１５００未満である。例示的な材料の値は、１２００ｇ／１０分であり得る。このようなメルトフローレートを有する材料を用いると、最も効果的であることが分かっている。

一実施形態では、第１のポリマー材料及び／又は第２のポリマー材料への高メルトフローレートポリマーの添加量は、３重量％〜９重量％である。このような添加量が、最も効果的であることが分かっている。

一実施形態では、繊維の線質量密度は、０．６以上である。好ましい範囲は、０．８デニール〜１．３５デニール、又は１．０デニール〜１．２デニールである。このような線質量密度の繊維は、本発明に定義するような材料を用いれば、安定的な条件下で容易に得ることができることが分かっている。このような線質量密度の繊維は、十分に捲縮するとともに均一に堆積されることも分かっている。

一実施形態では、第１のベースポリマー及び／又は第２のベースポリマーはポリオレフィンであり、好ましくは、ポリプロピレンホモポリマー、ポリエチレンホモポリマー又はポリプロピレン−エチレンコポリマーからなる群から選択される。さらに好ましくは、第１のベースポリマー及び第２のベースポリマーは、ポリプロピレンホモポリマー又はポリプロピレン−エチレンコポリマーである。ポリプロピレン−エチレンコポリマーとして、好ましくは、ランダムコポリマーが使用される。７以下、好ましくは５以下の狭い分子量分布を有するベースポリマーを含むことが好ましい。３〜５の分子量分布が好ましい場合がある。ベースポリマーは、２種類以上のベースポリマーのブレンドであってもよい。

一実施形態では、第１のベースポリマーは、ポリプロピレンホモポリマーであり、第２のベースポリマーは、ポリプロピレン−エチレンコポリマーである。この実施形態では、ポリプロピレンホモポリマーとポリプロピレン−エチレンコポリマーのメルトフローレート及び／又は多分散性は、３０％未満の差異、又は２５％未満の差異、又は２０％未満の差異であってもよい。絶対値で見ると、ポリプロピレンホモポリマー及び／又はポリプロピレン−エチレンコポリマーのメルトフローレートは、２０ｇ／１０分〜４０ｇ／１０分、又は、２５ｇ／１０分〜３５ｇ／１０分の範囲であってもよい。ポリプロピレンホモポリマー及び／又はポリプロピレン−エチレンコポリマーの融点は、５℃以上又は１０℃以上の差があり、及び／又は、２０℃以下の差がある。融点の差は、５℃〜２０℃の範囲であり得る。絶対値で見ると、例えば、ポリプロピレンホモポリマーは、１５５℃〜１６５℃又は１５９℃〜１６３℃の範囲の融点を示していてもよく、ポリプロピレン−エチレンコポリマーは、１４０℃〜１４８℃又は１４２℃〜１４６℃の範囲の融点を示してもよい。

別の実施形態では、第１のベースポリマーは、ポリプロピレンホモポリマーであり、第２のベースポリマーは、同じポリプロピレンホモポリマーと別のポリプロピレンホモポリマーのブレンドである。この実施形態では、第１及び第２のベースポリマーで使用されるポリプロピレンホモポリマーのメルトフローレートは、他方のポリプロピレンホモポリマーのメルトフローレートよりも少なくとも２５％、又は少なくとも３５％高くてもよい。絶対値で見ると、第１及び第２のベースポリマーで使用されるポリプロピレンホモポリマーのメルトフローレートは、２３０℃及び２．１６ｋｇの条件でＩＳＯ１１３３に準拠して測定すると、２５ｇ／１０分以上であってもよく、他方のポリプロピレンホモポリマーのメルトフローレートは、２５ｇ／１０分以下であってもよい。両ポリプロピレンホモポリマーの融点はほぼ同じであってもよく、その差は、１０℃未満の範囲であってもよい。絶対値で見ると、例えば、その融点は、１５５℃〜１６５℃、又は１５９℃〜１６３℃の範囲であってもよい。第２のベースポリマーは、第２のベースポリマーだけに存在するポリプロピレンホモポリマーを少なくとも２０重量％含んでいてもよい。一実施形態では、ポリプロピレンホモポリマー間の分子量分布の差は、０．５より大きい、又は１．０より大きい、又は１．５より大きい。絶対値で見ると、第１及び第２のベースポリマーで使用されるポリプロピレンホモポリマーの分子量分布は、３．０〜５．０であってもよく、他方のポリプロピレンホモポリマーの分子量分布は、５．０〜７．０であってもよい。

一実施形態では、繊維中の第１成分の第２成分に対する重量比は、９０／１０〜３０／７０、好ましくは７５／２５〜４５／５５である。

高メルトフローレートポリマーが、ポリマー材料の一方だけに添加される場合は、第１のポリマー材料に添加されることが好ましい。

一実施形態では、高メルトフローレートポリマーは、同様に、ポリオレフィンであり、好ましくは、ポリプロピレンホモポリマー、ポリエチレンホモポリマー又はポリプロピレン−エチレンコポリマーからなる群から選択される。一実施形態では、そのポリオレフィンは、添加されるベース材料と同じ群である。例えばポリプロピレン（ホモポリマー又はコポリマー）をポリプロピレンベース材料に添加するようなことである。ポリプロピレンが特に好ましい。好適なポリプロピレンとして、例えば、チーグラー・ナッタポリプロピレン又はメタロセンポリプロピレンが挙げられる。典型的には、チーグラー・ナッタ型のホモポリマーは、低ＭＦＲのベースＰＰから作られた後、配合及び粒状化の過程でビスブレーキングされることで意図するＭＦＲが達成される。ビスブレーキング添加剤は粒状化工程までに完全に使い果たされず、添加剤が粒質物に多少残っていてもよい。これは、その他のタイプの高メルトフローレートポリマーにも当てはまる。

一実施形態では、高メルトフローレートポリマーは、より小さい５、好ましくはより小さい３の狭い分子量分布を有することが好ましい。なぜなら、これらの分布であると、通常、比較的安定的な紡糸条件になるためである。一実施形態では、高メルトフローレートポリマーの溶融粘度は、ＡＳＴＭ Ｄ ３２３６に準拠して測定する場合、１９０℃で５，０００〜１５，０００ｍＰａ・ｓ、好ましくは７，０００〜１０，０００ｍＰａ・ｓである。一実施形態では、高メルトフローレートポリマーは、数平均分子量が２５，０００〜７５，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは４０，０００〜６０，０００ｇ／ｍｏｌである。

一実施形態では、第１及び／又は第２のポリマー材料は、ベースポリマーと（存在する場合には）高メルトフローレートポリマーとからなる。任意で、５重量％までの添加剤がさらに存在していてもよい。

第１及び／又は第２のポリマー材料中に存在していてもよい適切な添加剤は、繊維の柔軟性を向上できる不飽和脂肪酸誘導体等のすべり剤である。好適なすべり剤として、例えばＣ−１８からＣ−２２不飽和酸アミドなどの長鎖脂肪酸誘導体が挙げられる。特に好ましい例は、オレアミド（単一の不飽和Ｃ−１８）からエルカ酸アミド（単一の不飽和Ｃ−２２）である。第１及び／又は第２のポリマー材料にすべり剤を添加することにより、柔軟性が向上する。柔軟性の向上は、衛生利用において非常に求められている。すべり剤が存在するとすれば、一実施形態では、すべり剤は、各ポリマー材料の総重量に基づいて、例えば５０００ｐｐｍまでの量で、好ましくは２０００ｐｐｍ〜３０００ｐｐｍの量で添加可能である。 一実施形態では、層は、排他的に上述の繊維から構成されていてもよい。多成分繊維は、好ましくは、二成分繊維である。一実施形態では、多成分繊維は、サイドバイサイド構造を有する。代替的な実施形態では、多成分繊維は、偏心芯鞘構造又は三つ葉型構造を有する。

一実施形態では、捲縮の振幅は、ＪＩＳ Ｌ−１０１５−１９８１に準拠して引張前負荷２ｍｇ／デニールで測定すると、０．３０ｍｍ未満、好ましくは０．１５〜０．３０ｍｍの範囲であることが好ましい。

不織布の密度は、６０ｍｇ／ｃｍ^３未満、好ましくは５０ｍｇ／ｃｍ^３未満であることが好ましい。これは、捲縮繊維を含む高ロフト不織布では典型的な値である。標準的なロフトの不織布で繊維の捲縮が不十分なものは、典型的には、密度が６０〜７０ｍｇ／ｃｍ^３より高い。

一実施形態では、不織布は、製造中にカレンダーロールによって与えられる結合パターンを有する。一実施形態では、結合パターンは、結合面積が１０％〜１６％であり、及び／又はドット密度が２０〜４５ドット／ｃｍ^２であり、及び／又はドットの大きさが１ドットあたり０．３５〜０．５５ｍｍ^２である。

本発明は、さらに、紡糸口金、引抜チャネル及び移動ベルトを有する少なくとも２つの押出成形機を備える装置において、先行する請求項のいずれかに記載のスパンボンド不織布を製造するための方法に関する。上述の繊維が、紡糸口金内で紡糸され、引抜チャネルで引き抜かれ、移動ベルト上に堆積される。この装置は、加圧加工用空気キャビンを備える。加工用空気が、この加圧加工用空気キャビンから引抜チャネルを通って進行して繊維を引き抜く。周囲圧力と、加工用空気キャビン内の圧力との圧力差は、少なくとも４０００パスカルである。引抜チャネル内の最大空気速度は、少なくとも７０ｍ／ｓである。

従来の不織布技術で使用されるような材料を用いると、このような圧力差及び空気速度は高すぎる場合が多いため、不安定な処理条件となる。そうすると、繊維が壊れてドロップが生じる。本発明で使用する材料の流性によると、このような圧力差及び空気速度で安定的に操作できる。

一実施形態では、周囲圧力と、加工用空気キャビン内の圧力との圧力差は、最大で８０００パスカルであり、好ましくは５０００パスカル〜７０００パスカル、より好ましくは５５００パスカル〜６５００パスカルである。実施形態によっては、６０００パスカルの値が最適な選択であることが分かっている。

一実施形態では、引抜チャネル内の最大空気速度は、最大で１１０ｍ／ｓ、好ましくは８０ｍ／ｓ〜１００ｍ／ｓである。実施形態によっては、約９５ｍ／ｓの値が最適な選択であることが分かっている。

紡糸口金の材料押出量は、０．３０ｇ／孔／分〜０．７０ｇ／孔／分であってもよい。

一実施形態では、装置は、異なる温度及び／又は空気速度の加工用空気を繊維に向かわせるために、２つ以上のキャビンを備えていてもよい。この場合、少なくとも１つのキャビン内の圧力レベル（好ましくは、キャビン内の加工用空気が紡糸口金に最も近いところに入り、その加工用空気が最高温度又は最低空気速度を有するようなキャビン内の圧力レベル）は、定義されたとおりである。

引抜チャネルは、２つ以上の領域を含んでいてもよい。引抜チャネル、又は引抜チャネルの一領域は、紡糸口金からの距離が長くなるにつれて狭くなっていてもよい。一実施形態では、集束角を調節することができる。装置は、少なくとも加工用空気が侵入点から引抜チャネルの末端までの間で延びる閉じた集合体を形成していてもよい。そうすることで、外部から空気が入らず、また、供給された加工用空気が外部に逃げることがない。一実施形態では、装置は、少なくとも１つの拡散部を備えており、引抜チャネルの末端と移動ベルトとの間に配置されている。

一実施形態では、特にビスブレーキング添加剤が第１及び／又は第２のベースポリマーに含まれる場合は、各押出成形機の温度が２４０℃〜２８５℃に設定されていてもよい。ビスブレーキング添加剤として有機過酸化物を用いる場合には、押出成形機の温度は２４０℃〜２７０℃が好ましい場合がある。ビスブレーキング添加剤として有機ヒドロキシルアミンエステルを用いる場合には、押出成形機の温度は２５０℃〜２８５℃が好ましい場合がある。

本発明は、本発明に係るスパンボンド不織布を含む布地にも関する。この布地は層状の布地であって、スパンボンド不織布の１つ以上の層と、メルトブロー不織布の１つ以上の層及び／又は別のスパンボンド不織布の層とを組み合わせたものであってもよい。このような布地の典型的なものは、サンドイッチＳＭＳ型を有している。ここで、「Ｓ」はスパンボンド層を表し、「Ｍ」はメルトブロー層を表す。本明細書において理解されるように、ＳＭＳ型は、ＳＳＭＳやＳＭＭＳなどの構造を含む。本発明のスパンボンド不織布は、ＳＭＳ型などの布地において、本発明の範囲外である従来のスパンボンド不織布層と組み合わせてもよい。

さらに、本発明は、本発明に係るスパンボンド不織布又は布地を含む衛生製品にも関する。本発明の不織布材料を、衛生産業において、衛生製品（例えば、成人用失禁製品、赤ちゃん用おむつ、サニタリーナプキンなど）の内部の不織布シートとして使用してもよい。

本発明のスパンボンド不織布を製造するのに適したスパンボンド装置の模式図である。 比較例Ｃ１、実施例２及び実施例３の不織布について、均一性分析の結果を示す図である。 比較例Ｃ１、実施例２及び実施例３の不織布について、均一性分析の結果を示す図である。 比較例Ｃ１、実施例２及び実施例３の不織布について、均一性分析の結果を示す図である。 比較例Ｃ１６及び実施例１９の不織布について、均一性分析の結果を示す図である。 比較例Ｃ１６及び実施例１９の不織布について、均一性分析の結果を示す図である。 比較例Ｃ１６及び実施例１９の不織布について、均一性分析の結果を示す図である。 サイドバイサイド型、偏心芯鞘型、及び三つ葉型の二成分繊維構造の略図である。

本発明のさらなる詳細及び効果を、図面及び作業例を参照しつつ以下に記載する。

図１は、本発明のスパンボンド不織布を製造するのに適した装置を示す。スパンボンド不織布は、熱可塑性材料の連続した繊維３から製造される。繊維３は、紡糸口金１で紡糸され、その後、冷却デバイス２を通過する。繊維３の紡糸中に生成される分解生成物、モノマー、オリゴマーなどの形態の気体を除去するためのモノマー吸引デバイス４は、紡糸口金１と冷却デバイス２の間に配置される。モノマー吸引デバイス４は、吸引開口部又は吸引ギャップを備えている。

冷却デバイス２において、加工用空気は、紡糸口金１からの繊維カーテンに反対側から当てられる。冷却デバイス２は、２つの領域２ａ及び領域２ｂに分けられており、これらの領域は、繊維の流れる方向に沿って直列に配置されている。したがって、比較的高温（例えば６０℃）の加工用空気を、前段階のチャンバ領域２ａで繊維に当てることができ、比較的低温（例えば３０℃）の加工用空気を、後段階のチャンバ領域２ｂで繊維に当てることができる。加工用空気の供給は、それぞれ空気供給キャビン５ａ及び空気供給キャビン５ｂを介して行われる。少なくともキャビン５ｂ中のキャビン圧力（好ましくは、同様にチャンバ５ａ中の圧力）は、本発明と一致して、周囲圧力より４０００パスカル以上高くてもよい。

繊維３を引き抜いて延伸するための引抜デバイス６が、冷却デバイス２の下に配置されている。引抜デバイス６は、中間チャネル７を備えている。中間チャネル７は、紡糸口金１からの距離が長くなるにつれて集束して狭くなることが好ましい。一実施形態では、中間チャネル７の集束角を調節することができる。中間チャネル７の後、繊維カーテンは下側チャネル８に入る。

冷却デバイス２及び引抜デバイス６は、中間チャネル７及び下側チャネル８を含め、一緒に閉じた集合体として形成されている。このことは、集合体の全長に亘って、主要な空気流が外側から入り込むことができず、冷却デバイス２に供給される主要な加工用空気が外側に逃げることができないことを意味している。いくつかの煙抽出デバイスを紡糸口金１の直ぐ下に組み入れることができる。煙抽出デバイスは、少量の容積の空気を抽出する。

次いで、引抜デバイス６を出て行く繊維３は、堆積ユニット９を通って流れる。堆積ユニット９は、２つの連続して配置される拡散部１０及び拡散部１１を有する。拡散部１０及び拡散部１１はそれぞれ、集束領域と、隣接する広がり領域とを有する。拡散部の角度（具体的には、拡散部１０及び拡散部１１の広がり領域における拡散部の角度）は調節可能である。また、拡散部１０及び拡散部１１の位置、すなわち、互いの距離とスピンベルト１３からの距離とは調節可能である。拡散部１０と拡散部１１との間にはギャップ１５があり、このギャップ１５を通じて周囲の空気が繊維の流通空間に吸引される。

堆積ユニット９を通った後、繊維３は、不織ウェブ１２としてスピンベルト１３の上に堆積する。スピンベルト１３は、空気透過性ウェブから作られる。吸引デバイス１６は、スピンベルト１３の堆積領域の下に配置されて加工用空気を吸い出す（図１に矢印Ａで示す）。具体的には、図１に具体的には示されてないが、複数の吸引デバイス１６が、スピンベルト１３の移動方向に沿って直列に配置されていてもよい。堆積領域の直下に置かれている吸引デバイス１６は最も高い空気抽出速度になるように、それに続く吸引デバイスは２番目に高い空気抽出速度になるように、以下同様に設定されている。

堆積後の不織ウェブ１２は、まず、不織ウェブ１２に前圧密を施すために、一対の前圧密ローラー１４間を通るように導かれる。その後、図示しない位置で、不織ウェブ１２のさらなる圧密と結合を行う。圧密と結合は、例えば、カレンダーロールを用いることによって、又は加熱空気ナイフを用いることによって、又は流体圧密によって行われる。

作業例で使用される可能性がある用語及び省略語は以下の通りである。

ＭＦＲ（Melt Flow Rate）は、ＩＳＯ１１３３に準拠して測定されるメルトフローレートである。値をｇ／１０分で示し、条件は、２３０℃、２．１６ｋｇである。

ＭＤ（Machine Direction）は、機械の流れ方向である。

ＣＤ（Cross Machine Direction）は、機械の流れ方向を横断する方向である。

デニールは、ｇ／９０００ｍのフィラメントである。

キャリパーは、ＷＳＰ．１２０．１（Ｒ４）に準拠して圧力０．５ｋＰａで測定される場合の不織布材料の厚みである。

ＧＳＭ（gram per square meter）は、グラム／平方メートル単位での不織布の目付である。

ＴＭは、ＩＳＯ１１３５７−３に準拠してＤＳＣ（Differential Scanning Calorimery：示差走査熱量測定）法により決定した℃単位での融点である。

ＭＷＤ（Molecular Weight Distribution）は、分子量分布Ｍｗ／Ｍｎ（ＰＤとも称される）であって、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８−１３に準拠して測定された多分散性指数である。ここでは、ＢＨＴで安定化されたＴＣＢをポリマーの溶媒として使用した。また、ポリマー濃度は１．５ｇ／ｌであり、測定温度は１６０℃であった。センサはＩＲ型であった。カラムはＰＳ標準によって較正された。試験結果を、マルク‐ホウインク（Mark Houwink）式を用いて、α＝０．７／Ｋ＝０．０１３８＼ＰＰ：α＝０．７０７／Ｋ＝０．０２４２のパラメータセットＰＳを用いて変換した。

不透明度は、ハンターカラーフレックスＥＺ分光光度計（Hunter ColorFlex EZ Spectrophotometer）を用いてＮＷＳＰ ０６０．１．Ｒ０に準拠して測定され、平均％で表している。

捲縮レベルは、感度０．０５ｍｍを用いるTextechno Favimat+を使用して、日本工業規格ＪＩＳ Ｌ−１０１５−１９８１に準拠して、引張前負荷２ｍｇ／デニールで測定され、捲縮／ｃｍで表している。

捲縮の振幅は、感度０．０５ｍｍを用いるTextechno Favimat+を使用して、日本工業規格ＪＩＳ Ｌ−１０１５−１９８１に準拠して、引張前負荷２ｍｇ／デニールで測定され、ｍｍで表している。

多くの捲縮したサイドバイサイド型繊維を、図１に示されるように、スパンボンド機で紡糸した。この際、両繊維領域に対して異なるポリマー混合物を用いるとともに、機械設定を異ならせた。図４には、典型的なサイドバイサイド構造と、既知の代替的な構造とが共に図示されている。

（比較例Ｃ１及び実施例２、３、５、６、１２、１４（ＰＰ／ＣｏＰＰ組合せ））
第１の実験群を以下の表１にまとめている。

これらの実験にはReicofil社の機械を用い、ＳＡＳギャップを２２ｍｍとして、比較例Ｃ１においてキャビン圧力３８００Ｐａを加えると、引抜チャネルにおいて、約７５ｍ／ｓの最大空気速度と約７５００ｍ³／ｈの空気体積流とが得られた。実施例２、３、５、６、１２、１４においてキャビン圧力６０００Ｐａを加えると、引抜チャネルにおいて、約９５ｍ／ｓの最大空気速度と約９５００ｍ³／ｈの空気体積流が得られた。

これらの実験で使用したポリマー材料は、以下のとおりであった。材料５１１Ａは、Sabic社製のホモポリプロピレンであり、ＭＷＤが３〜５（製造業者の指標）であり、ＭＦＲが２５ｇ／１０分である。融点は１６０℃〜１６６℃である。材料ＲＰ２４８Ｒは、Lyondellbasell社製のランダムポリプロピレン−エチレンコポリマーであり、ＭＷＤは３〜５であり、ＭＦＲは３０ｇ／１０分であり、融点は１４４℃である。材料ＨＬ７１２ＦＢは、Borealis社製のチーグラー・ナッタポリプロピレンホモポリマーであり、狭いＭＷＤを有し、ＭＦＲは１２００ｇ／１０分、融点は１５８℃である。材料ＭＦ６５０Ｘは、LyndonellBasell社製のメタロセンポリプロピレンホモポリマーであり、ＭＦＲは１２００ｇ／１０分であり、融点は１５０℃である。材料ＨＬ７０８ＦＢは、Borealis社製のチーグラー・ナッタポリプロピレンホモポリマーであり、ＭＦＲは８００ｇ／１０分であり、融点は１５８℃である。材料Ｓ４００は、Idemitsu社製の低分子量ポリオレフィンであり、ＭＷＤは２であり、ＭＦＲは、＞２０００ｇ／１０分であり、融点は８０℃である（これは製造元であるIdemitsu社の試験基準により定められている）。

比較例Ｃ１では、キャビン圧力３８００Ｐａは、所与のポリマーと共に使用可能な最大キャビン圧力である。キャビン圧力が高いほど不安定な紡糸条件となり、繊維が破壊されてドロップが生じた。本発明の実施例２、３、５、６、１２、１４では、キャビン圧力５０００Ｐａ以上を安定的な紡糸条件で使用することができ、フィラメントの破壊又はドロップの生成を引き起こさなかった。

比較例Ｃ１及び実施例２、３、５、６、１２、１４の全てにおいて、加熱したカレンダー鋼鉄ローラーを用いて不織布材料を熱的に結合させた。この加熱したカレンダー鋼鉄ローラーは、開放ドット結合パターンを有し（結合面積が１２％であって点結合密度が２４ドット／ｃｍ^２である開放ドット結合パターン）、平滑な鋼鉄ローラーに対して動く。パターン形成されたローラーの温度を１４０℃に設定し、平滑なローラーの温度を１３５℃に設定し、線接触力を６０ｄａＮ／ｃｍに一定に保持した。

得られたスパンボンド不織布材料の特性を以下の表２〜表４にまとめている。

Ｎ／Ａは、その試料については実験によって特性が定まらなかったことを意味する。

比較例Ｃ１の生成物は、通常範囲である約１．５デニールの捲縮繊維を含んでおり、これは、従来の捲縮スパンボンド技術を用いて達成可能な典型的な最小値である。単純にキャビン圧力を上げることによってさらに低デニールの繊維を得ようとする試みは、繊維の破壊を引き起こし得るため、不成功に終わる。本発明の実施例２、３、５、６、１２、１４では、機械の設定を適合させることにより、引き続き自然と捲縮を生じさせるような、さらに低デニールの繊維を得ることができる。

表２から明らかなように、わずか５％の高ＭＦＲポリプロピレン添加剤を、両繊維領域用のポリマーに添加するだけで、さらに高いキャビン圧力を安定的に使用してさらに低デニールの材料を得ることができる材料の組み合わせが得られる。本発明の実施例２、３、５、６、１２、１４の厚み及び密度は、それぞれ、さらに低いデニールであっても、繊維の全体的な捲縮レベルが変化しないままであることを示しており、このことは、材料の柔軟性にとって重要である。捲縮数及び捲縮の振幅についての測定値は、この観察結果を裏付けるものである。振幅がより小さい捲縮数の増加（つまり、より微細な捲縮となること）認められるが、ロフトに対する明白な悪影響はない。

表３から明らかなように、これらＰＰ／Ｃｏ−ＰＰ材料の引張特性は、本発明の実施例２、３、５、６、１２、１４において、比較例Ｃ１の参照材料よりもさらに改善されている。ＴＳＭＤ及びＴＳＣＤの両方において増加が認められる。この比較は、全ての材料が同様の厚みと目付を有しているため、有意である。引張特性の向上は驚くべきことである。なぜなら、高ＭＦＲポリマー（例えばＨＬ７１２ＦＢ又はＳ４００）をポリマーの流れに添加すると、特に細い繊維ほど、個々の繊維の引張強度に悪影響があるはずだと予想されていたからである。しかし、予想される各繊維の安定性の低下は、一般的には繊維数の増加によって過補償されていると考えられる。

また、本発明の実施例２及び実施例３において、均一性が比較例Ｃ１よりも顕著に向上した（この特性は実施例２及び実施例３について測定された）。このことは、低デニール範囲に起因していると同時に、繊維の衝突が低減して、拡散部で利用可能な空気の体積が増加したことに起因するものと考えられる。これは、結局、より高いキャビン圧力との組み合わせによって成り立つ。具体的には、堆積物の均一性を測定するために、不織布をスキャンした後、グレースケールピクセルレベルでスキャン分析する。Ａ３サイズの材料シートをスキャンし、３５１０ｘ４８４２（すなわち、１７００万ピクセルに近い）のグレースケール画像を得た。次いで、各ピクセルを０〜２５５にランク分けした（０は完全に黒色のレベルであり、２５５は白色である）。比較例Ｃ１、実施例２及び実施例３の不織布について、この分析の結果を図２ａ〜２ｃに図示する。図２ａでは、各実施例について、ピクセル数（ｙ軸）を、ピクセルのランク分け（ｘ軸）に対してプロットしている。図２ｂは、図２ａのプロットを積分することによって得られる曲線を示している。ここで、ｙ軸は、ｘ軸上の現在の位置より低ランクか、又は同じランクの全ピクセルの合計を示す。図２ｃは、ｙ＝２×１０^６からｙ＝１５×１０^６の間の領域における図２ｂの曲線の傾きを分析している。図２ａから認められることは、実施例２及び実施例３において、ピークがさらに高くなっていることである。いずれの場合も同量のピクセルを評価しているため、ピークがより高いということは、ピクセルのランク分布が狭いということである。つまり、より均一な材料であることを示唆している。また、実施例２及び実施例３の曲線が、ピクセル数が５０，０００未満の境界領域でさらに狭くなっていることも認められる。このことは、繊維密度が平均よりかなり低い又はかなり高い「極端な」領域が少ないことを意味している。これら両知見は、図２ｂ及び特に図２ｃで裏付けられている。図２ｃでは、より高いピクセルの傾きが測定されているが、これは、より均一な分布の視覚的知見を定量化したものである。図２ａ〜図２ｃからさらに認められることは、実施例２及び実施例３の平均グレースケールが、比較例Ｃ１よりも高いことである。これは、繊維が小径化して、通常、密度の高い外観となった結果である。しかし、ｇ／ｃｍ^３で表される実際の密度は、ほとんど変化しないままである。後者の知見は、実施例２及び実施例３において不透明度の値が高いことによって裏付けられている。

（比較例Ｃ１６及び実施例１８〜実施例２７（ＰＰ／ＰＰ組合せ））
第２の実験群を以下の表５にまとめている。

比較例Ｃ１６においてキャビン圧力３２００Ｐａを加えると、最大空気速度と、上述の比較例Ｃ１よりほんのわずかに低い空気容積流とが得られた。本発明の実施例１８〜２７では、最大空気速度と、空気容積流は、より高かった。

これらの実験で使用されるポリマー材料は、以下のとおりであった。材料３１５５は、Exxonmobil社製のホモポリプロピレンであり、ＭＷＤは３〜５であり、ＭＦＲは３５ｇ／１０分である。材料５５２Ｎは、Lyondellbasell社製のホモポリプロピレンであり、ＭＷＤは５〜７であり、ＭＦＲは２５ｇ／１０分である。材料５５２Ｒは、Lyondellbasell社製のホモポリプロピレンであり、ＭＷＤは５〜７であり、ＭＦＲは１３ｇ／１０分である。材料ＨＧ４７５ＦＢは、Ｂｏｒｅａｌｉｓ製のホモポリプロピレンであり、ＭＷＤは３〜５であり、ＭＦＲは２７ｇ／１０分である。これら全てのホモポリプロピレンは、融点が１６０℃〜１６６℃の範囲にある。材料Ｓｏｆｔは、ポリプロピレンマスターバッチ（Constab SL ０５０６８ＰＰ）中に１０％のエルカ酸アミドを含むすべり剤である。材料ＨＬ７１２ＦＢ及びＳ４００は、上述のとおりである。

比較例Ｃ１６では、キャビン圧力３２００Ｐａは、所与のポリマーと共に使用可能な最大キャビン圧力である。キャビン圧力が高いほど不安定な紡糸条件となり、繊維が破壊されてドロップが生じた。本発明の実施例１８〜実施例２７では、キャビン圧力６０００Ｐａを安定的な紡糸条件で使用することができ、フィラメントの破壊又はドロップの生成を引き起こさなかった。

その他の設定は、比較例Ｃ１／実施例２、３、５、６、１２、１４と同様であるが、カレンダーロールの温度条件及び線圧力条件は、これらの材料のポリプロピレンのみの性質に合うように改変された。

得られたスパンボンド不織布材料の特性を以下の表６〜表８にまとめている。

Ｎ／Ａは、その試料については実験によって特性が定まらなかったことを意味する。

比較例Ｃ１／実施例２、３、５、６、１２、１４における観察結果と同様に、比較例Ｃ１６の生成物は、約１．８デニールの、より大きな繊維直径を有する。一方、実施例１８〜実施例２７では、デニールを、有意に小さくすることができた。

両繊維領域用のポリマーに高ＭＦＲポリプロピレン添加剤を少量添加すると（実施例１８、２０〜２７）、又は、より高容積の繊維領域用のポリマーのみに高ＭＦＲポリ
プロピレン添加剤を少量添加すると（実施例１９）、さらに高いキャビン圧力を安定的に使用してさらに低デニールの材料を得ることができる材料の組み合わせが得られる。さらにデニールが小さくなっても、材料の厚みは、本質的に変わらないままである。本発明のいくつかの実施例において、引張特性は、比較例Ｃ１６の参照材料よりも向上している。また、いくつかの例では、ＴＳＭＤ及びＴＳＣＤの両方において増加が認められる。本発明の全ての実施例において、ＴＳＭＤ及びＴＳＣＤは、目付が小さい場合があるにも関わらず、少なくとも減少していない。

比較例Ｃ１６についての捲縮レベル又は不透明度の測定は行われていないが、実施例１８のデータは、実施例２〜３のデータと同様であり、したがって、所望な有益な結果の代表例である。

比較例１６の均一性と実施例１９の均一性とを測定及び比較した結果を図３ａ〜図３ｃに示す。実施例Ｃ１／２−３の場合と同様に、明確な向上が認められる。

本発明の実施例２、３、５、６、１２、１４、及び実施例１８〜２７の全ての材料の知覚される柔軟性は非常に高く、マイクロフリースの織布ウェブの知覚される柔軟性と同様である。衛生業界の多くの者の認識では、マイクロフリースの織布ウェブは、赤ちゃん用おむつ、婦人用ケア保護パッド、成人用失禁衛生製品などのパーソナルケア製品において使用される柔軟性格付けにおいて最高の材料である。

Claims (15)

1. 捲縮した多成分繊維を有し、前記多成分繊維の第１の成分が、熱可塑性の第１のベースポリマーを含む熱可塑性の第１のポリマー材料からなり、前記多成分繊維の第２の成分が、前記第１のベースポリマーとは異なる熱可塑性の第２のベースポリマーを含む熱可塑性の第２のポリマー材料からなる、スパンボンド不織布であって、
   前記第１のベースポリマー及び前記第２のベースポリマーのメルトフローレートは、２３０℃及び２．１６ｋｇの条件でＩＳＯ１１３３に準拠して測定すると１５ｇ／１０分〜６０ｇ／１０分であり、
   前記第１のポリマー材料又は前記第２のポリマー材料のうち少なくとも１つは、それぞれのベースポリマーに加えて、さらに、１重量％〜１０重量％の高メルトフローレートポリマーを含むポリマーブレンドであり、
   前記高メルトフローレートポリマーのメルトフローレートは、２３０℃及び２．１６ｋｇの条件でＩＳＯ１１３３に準拠して測定すると６００ｇ／１０分〜３０００ｇ／１０分であり、
   前記多成分繊維は、線質量密度が１．５デニール未満であり、
   前記多成分繊維の平均捲縮数は、日本工業規格ＪＩＳ Ｌ−１０１５−１９８１に準拠して引張前負荷２ｍｇ／デニールで測定すると、繊維１ｃｍあたり、少なくとも８つの範囲である、スパンボンド不織布。
2. 請求項１に記載のスパンボンド不織布において、
   前記高メルトフローレートポリマーの融点は、ＩＳＯ１１３５７−３に準拠して測定すると、１２０℃よりも高い、スパンボンド不織布。
3. 請求項１又は２に記載のスパンボンド不織布において、
   １重量％〜１０重量％の前記高メルトフローレートポリマーが、前記第１のポリマー材料と前記第２のポリマー材料との両方に添加されている、スパンボンド不織布。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のスパンボンド不織布において、
   前記高メルトフローレートポリマーの前記メルトフローレートは、２３０℃及び２．１６ｋｇの条件でＩＳＯ１１３３に準拠して測定すると７５０ｇ／１０分よりも高い、スパンボンド不織布。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のスパンボンド不織布において、
   前記高メルトフローレートポリマーの前記メルトフローレートは、２３０℃及び２．１６ｋｇの条件でＩＳＯ１１３３に準拠して測定すると２２００ｇ／１０分未満である、スパンボンド不織布。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のスパンボンド不織布において、
   前記第１のポリマー材料及び／又は前記第２のポリマー材料への前記高メルトフローレートポリマーの添加量が、３重量％〜９重量％である、スパンボンド不織布。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のスパンボンド不織布において、
   前記多成分繊維の線質量密度が、０．６デニール以上である、スパンボンド不織布。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のスパンボンド不織布において、
   前記第１のベースポリマー及び／又は前記第２のベースポリマーは、ポリプロピレンホモポリマー、ポリエチレンホモポリマー及びポリプロピレン−エチレンコポリマーからなる群から選択される、スパンボンド不織布。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のスパンボンド不織布において、
   前記高メルトフローレートポリマーはポリプロピレンホモポリマーである、スパンボンド不織布。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のスパンボンド不織布において、
    前記第１及び／又は第２のポリマー材料はすべり剤をさらに有し、
    前記すべり剤は、各前記ポリマー材料の総重量に基づいて、５０００ｐｐｍまでの量で各前記ポリマー材料に存在する、スパンボンド不織布。
11. 紡糸口金、引抜チャネル及び移動ベルトを有する少なくとも２つの押出成形機を備える装置において、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のスパンボンド不織布を製造する方法であって、
    繊維が、前記紡糸口金内で紡糸され、前記引抜チャネルで引き抜かれ、前記移動ベルト上に堆積され、
    前記装置は、加圧加工用空気キャビンを備え、
    加工用空気が、前記加圧加工用空気キャビンから前記引抜チャネルを通って進行して繊維を引き抜き、
    周囲圧力と、前記加圧加工用空気キャビン内の圧力との圧力差を、少なくとも４０００パスカルとするか前記引抜チャネル内の最大空気速度を少なくとも７０ｍ／ｓとするか、の少なくとも一方である、方法。
12. 請求項１１に記載の方法において、
    前記周囲圧力と、前記加圧加工用空気キャビン内の圧力との前記圧力差を、最大で８０００パスカルとするか、
    前記引抜チャネル内の前記最大空気速度を、最大で１１０ｍ／ｓとするか、
    前記押出成形機の少なくとも一方の温度を、２４０℃〜２８５℃とするか、の少なくとも１つである、方法。
13. 少なくとも１つの層が請求項１〜１０のいずれか１項に記載のスパンボンド不織布からなる、多層布地。
14. 少なくとも２つのスパンボンド不織布層（Ｓ）と、少なくとも１つのメルトブロー不織布層（Ｍ）とをＳＭＳ構造で含む、請求項１３に記載の多層布地。
15. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のスパンボンド不織布、又は、請求項１３又は１４に記載の多層布地を含む、衛生製品。