JPH05501287A - 熱接着性布帛及びその製造と用途 - Google Patents

熱接着性布帛及びその製造と用途

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 熱接着性布帛及びその製造と用途 25g/lo分未満のメルトインデックスを持つ少なくとも1種の高分子量線状 エチレンポリマーと、25g/10分より大きいメルトインデックスを持つ少な くとも1種の低分子量線状エチレンポリマーとから成るブレンドを、十分なブレ ンド比で溶融紡糸して、4.5を越える“Q”値及び/または、少なくとも7゜ 0のメルトインデックス比11゜/1.を持つ線状エチレンポリマーステーブル 繊維を製造することによって、線状エチレンポリマーからのステーブル繊維及び 繊維製品の製造の改良がなされる。
線状低密度ポリエチレン(LLDPE)は、線状高密度ポリエチレン(HDPE )の製造に使用するのと同様に、配位触媒を使用して製造されるエチレンポリマ ーであり、実際にエチレンと少なくとも1種のα−オレフィンとのコポリマーで ある。[線状エチレンポリマー」なる表現は、3〜12個の炭素原子の少なくと も1種の高級α−オレフィンのθ〜約30%をエチレンと共重合させた「線状エ チレンポリマー」を包含する。
Modern Plastic Encyclopediaによれば、現在定義 されているように、線状高密度ポリエチレンは一般に、約0.941 g/cm ” 〜約0.965g/cm”の範囲の密度を持つ。当業者は、密度は反応条件 及び使用する触媒の種類により、変化させうることを経験している。上記の範囲 よりやや大きい密度は、特殊な技術によって、例えばポリマーのアンニーリング によって達成させうることも知られている。約0,965g/cm”の密度を持 つホモポリマーを製造する重合条件は、この0.965g/cm’より低い密度 を持つエチレンと高級α−オレフィンとのコポリマーを製造し、密度の低下の程 度は使用する高級α−オレフィンの量に正比例するということも知られている。
線状低密度ポリエチレン(LLDPE)は、溶融紡糸によって繊維にすることが できること及び非常に微細な繊維さえ製造しうることは、EPO8510138 0,5(米国特許第4.830゜907)から知られている。
LLDPEは、繊維の製造に好適なポリマーとして市場に導入されたけれども、 LLDPEの全ての型と種類がステーブル繊維の商業的製造に、完全に適してい るわけでないことも知られている。特に、カーディングしたステーブル基材の布 帛の布帛強度は、カーディングしたステーブル基材のポリプロピレン繊維から製 造した布帛よりも一般にかなり劣っている。
LLDPEの密度は、エチレンと共重合させるオレフィンコモノマーの量と種類 によって影響を受け、そしである程度使用するプロセスの条件と触媒によって影 響を受けるということが、LLDPEポリマー製造技術において認識されている 。例えば、コポリマー中のプロピレンのある与えられたモル%は、同じモル%の 高級コモノマーよりも低いポリエチレン密度を生ぜしめる。ASTM D−12 38(E)条件190°C/2.16kgで測定した、メルトインデックスMI (メルトフローレートもしくはMFRと呼ぶこともある)も、ポリマー中のすレ フインコモノマーの種類と量によっである程度影響を受け、使用する配位触媒、 重合条件によってもそして/またはテロゲンまたは鎖調節剤または重合中に存在 する他の試剤によってもある程度影響を受ける。
線状ポリエチレン(LLDPEポリマーを包含する)と、フリーラジカル触媒を 使用して、製造されLDPE (低密度ポリエチレン)とも呼ばれる、そして過 去にICI型ポリエチレン及びHPPE (高圧ポリエチレン)と呼ばれた、枝 分かれ鎖エチレンポリマーとの間には、重要な相違が存在することも当業技術に おいて認識されている。本発明は、線状ポリエチレンに関する。
英国特許出願第2.121,423Aには、本発明とは異なったことが記載され ている。該英国特許出願には、次の理由で強い熱接着布帛を製造するために、4 より大きい“Q″値を持つ「線状jポリエチレンステーブル繊維の使用から遠ざ かる教示がなされているからである。特に、該英国特許出願は特定のポリエチレ ン樹脂組成物から成るホット・メルト接着性繊維に関する。即ち、その実施例1 にはポリエチレンが0.92の密度、250M1及び“2.82”の“Q”値を 持つ線状ポリエチレンホモフィラメントのカット短繊維が記載されている。この ような繊維とポリ(エチレンテレフタレート)ステーブル繊維のブレンドから、 ホットカレンダー処理の不織布の製造の際に、これらのホモフィラメントを使用 することも記載されている。
上記英国特許出願のクレーム1は、次の通りである。[0,910〜0. 94 0 g/cm”の密度、及び4.0以下のQ値(Q=Mw/Mn)を持つポリエ チレン(A)50〜100重量%と、0、 910〜0. 930 g/cm’ の密度、及び7.0以上のQ値を持つポリエチレン(B)50〜0重量%とから 成る、ポリエチレン樹脂組成物(C)単独、または該組成物(C)を複合繊維の 複合成分の1つとして含み、該組成物が複合繊維の繊維表面の少なくとも一部を 、連続的に形成する複合繊維から成るホット・メルト接着性繊維」。
然しながら、ポリエチレンBはr線状jエチレンポリマーではない。ポリエチレ ンAは線状エチレンポリマーである。然し、ポリエチレン樹脂組成物(C)が1 00%ポリエチレン(A)から成る時、このクレームはQ値が14.0以下Jで あることをはっきりと要求している。その上、該英国特許出願はその発明の(バ インダー繊維として使用する時の1つの利点は、不織布の[すぐれた強度である ことを教示している。従って該英国特許出願は以下に述べる本発明から離れた教 示をしている。
欧州特許出願第0314151(A2)号(1989年5月3日刊行)は、熱接 着布帛の製造に使用するポリマーに関するが、不連続ステーブル繊維に向けられ た実施例は存在しない。この欧州特許出願の発明の実施例の全ては、3,500 m/分以上の線状紡糸速度で溶融紡糸することによって製造した[連続」フィラ メントの使用に向けられている。それ故、その教示は上記の英国特許出願よりも 更に適切性の乏しいものである。
我々は、ある種の性質を持つ線状エチレンポリマー、特にLLDPEのバラバラ のブレンドまたはその場で重合したブレンドが、ポリプロピレンのカーディング した熱接着ウェブで達成しうるちのに匹敵する強度を持つ、ステーブル繊維の製 造に驚異的に好適であり、良好な製品を生ずるということを今や発見した。これ らのブレンドは、同じMl(メルトインデックス)で製造される単一の線状エチ レンポリマーよりも広い分子量分布を持つ。
本発明の第1の広い面は、0.1〜15d、p、f、の範囲の平均デニール/フ ィラメントを持つ30cm以下のフィラメント長さの、熱可塑性微細デニール不 連続ステーブル繊維を包含するフィラメントから熱接着した、または熱接着性の 布帛(纒布帛)を製造する方法であって、ステーブル繊維が線状エチレンポリマ ー類の溶融紡糸から製造される方法において、ステーブル繊維のポリマーブレン ドが4.5より大きいQ値(Qはゲル透過クロマトグラフによって測定した、重 量平均分子量/数平均分子量の比と定義される)を持つことを特徴とする方法で ある。
本発明の第2の広い面は、0.1〜15d、p、f、の範囲の平均デニール/フ ィラメントを持ち、30cm以下の繊維長の熱可塑性微細デニールの不連続ステ ーブル繊維を包含するフィラメントから熱接合した、または熱接合性の布帛を製 造する方法であって、ステーブル繊維が線状エチレンポリマーの溶融紡糸ブレン ドから製造される方法において、ステーブル繊維のポリマーブレンドが少なくと も7のI、。/1.値(11,はASTM D−1238(N)条件によって測 定され、■、はASTM D−1238(E)条件によって測定される)を持つ ことを特徴とする方法である。
本発明の第3の広い面は、熱接合した布帛が少なくとも3,0リマー繊維であっ て、該ポリマーが少なくとも7の11゜/1m値少なくとも1種の低分子量線状 エチレンポリマーとのブレンドであるポリマー繊維である。
本発明の第5の広い面は、ポリマーブレンドがASTM D−1238(N)及 び(E)で測定して、少なくとも7の11゜/I。
値を持ち、そして更に該ブレンドが下記の(A)と(B)を適当な重量比でブレ ンドすることによって製造されたものであって、(A)がASTM D−123 8(E)(190℃/2.16に状エチレンポリマーであり、(B)がASTM  D−,1238(E)(190℃/2.16kg)により測定して、25g/ 10分より大きいME及び0.91g/cm”より大きい密度を持つ少なくとも 1種の低分子量線状エチレンポリマーである、ことを特徴とするポリマーブレン ドである。
本発明の第6の広い面は、(A)ポリマーを溶融紡糸フィラメントに溶融する工 程、溶融紡糸フィラメントを60〜2,000m/分の範囲の速度でホウリング ・オフする工程、及び任意に(C)ホウリング・オフした溶融紡糸フィラメント を通常の方法で、切断する工程を特徴とするポリマー繊維の製造法である。
本発明の第7の広い面は、溶融線状エチレンポリマー微細ステーブル繊維デニー ルステーブル繊維を商業的に実施しうる生産量で紡糸し、次いで任意に機械延伸 して0.1〜15デニール/フイラメントの繊維寸法に製造して、ウェブまたは 布帛の製造に使用する方法において、(A)ASTM D−1238(E)(1 90°C/2.16kg)i:、より測定して、25g/10分未満のMI及び 0. 91 g/cm’より大きい密度を持つ、少なくとも1種の高分子量線状 エチレンポリマーと、(B)ASTM D−1238E(190℃/2.16k g)により測定して、25g/10分より大きいMl及び0.91g/cm”よ り大きい密度を持つ、少なくとも1種の低分子量線状エチレンポリマーとのブレ ンドを溶融紡糸して、4.5より大きいQ(Qはゲル通過クロマトグラフで測定 して、重量平均分子量/数平均分子量の比と定義される)を持つ線状エチレンポ リマーステーブル繊維を製造する方法である。
本発明の第8の広い面は、高分子量線状エチレンポリマーと低分子量線状エチレ ンポリマーの比が、0. 1〜40g/1i(7)範囲のMl値及び、0.94 〜0.96g/cm”の範囲の密度を持つブレンドを与えるに、十分であるブレ ンドである。
更に別の面において、本発明は高分子量線状ポリエチレンと低分子量線状ポリエ チレンをブレンドし、ステーブル繊維に紡糸し、そしてこの繊維を布帛に熱接着 させることによって、線状ポリエチレンから製造されるステーブル繊維の熱接着 窓を増大させる方法である。
本発明の好ましい面は、次のものを包含する。
繊維の平均デニール/フィラメントは、好ましくは1−15d。
p、f、の範囲にあり、更に好ましくは2. 6d、p、f、の範囲にある。1 より低いd、p、f、の使用は、シルク様の製品を作るが、生産性に悪影響を及 ぼし、貧弱なカーディング性のような下流の問題を増大させる傾向がある。
Qの値は好ましくは5.5〜10の範囲にある。
■1゜/■、の値(比)は、好ましくは10〜20の範囲にある。
ポリマーブレンドは通常、好ましくはポリマーの重合中にその場でブレンドする ことによって製造される。然し、時として別々のポリマーをブレンドするのが好 ましい。
熱接着布帛は、好ましくは3.000g以上の、更に好ましくは3,600g以 上の、最も好ましくは3,700g以上の標準化上の標準化剥離引張り強度を持 つ。
ポリマーブレンドは、好ましくは0.94〜0.96g/cm”の範囲の密度を 持つ。
線状ポリマー類の少なくとも1種は、エチレンと少なくとも1種のC1−CIt オレフィン(特にオクテンなかでもオクテン−1)とのコポリマーから成るのが 好ましい。
溶融紡糸工程中、60〜2,000m/分の範囲のホウルオフ速度を使用するの が、好ましい。
線状エチレンポリマー類の少なくとも1種は、LLDPEであるのが好ましい。
高分子量線状ポリエチレン、特にLLDPEと低分子量線状ポリエチレンか均一 にブレンドされて、繊維の製造に使用される本発明のポリマーブレンドは、良好 な手ざわり、柔軟さ、及び飾り(線状ポリエチレン、特にLLDPE種について 予想される飾り)を示すのみならず、驚異的に高い強度のカーディングした熱接 着ウェブ(布帛)も、商業的な操作に非常に好適な紡糸速度において製造させる ことが見出された。
本発明において重要なことは、適切な量の低分子量線状ポリマーを高分子量ポリ マーとブレンドして、高分子量ポリマーからのステーブル繊維の製造の改良をも たらすことである。我々は、所望の改良を得る上で好ましいブレンドは、0.9 1g/cm”以上の、特に0.94g/cm” 〜0.96g/cm”のブレン ド密度を持つことを見い出した。
本発明によって製造しうる「布帛」は、現在製造されている布帛、及び将来製造 しつる新種の布帛の全てである。本発明は、主として衣料布帛に関する。それは 工業用フィルター布のような、工業布帛にまでのびる。
この明細書において、「別個のブレンド」なる表現は、相互に別個に製造され、 それぞれがそれ自身の反応条件のセットで製造され、異なった時間及び/または 場所で製造され、それらの混合は、それぞれの反応器からポリマーを収集した後 に、行われる線状ポリマーの混合をいう。
「その場で重合させた反応器ブレンド」なる表現は、異なった性質を持ち一緒に 製造されるが、異なった条件下で反応が行われ、それによってそれぞれの性質は 相互に変わり、そしてこのように製造したポリマーを反応器からの除去以前に、 反応器内で緊密に混合する場合の少な(とも2種の線状ポリマーのブレンドをい う。
その場で重合させたブレンドの製造について、当業者に知られているい(つかの 方法がある。例えば、米国特許第3. 914. 342号に記載の方法である 。然し、本発明はこれらの方法のいずれか1つに限定されるものではない。
本発明のブレンドのr高分子量」部分に使用する線状エチレンポリマー樹脂は、 ある量のC−−C+−オレフィンコモノマーをエチレンと共重合させて含み、0 .91g/cm’〜0.965g/ c m ”の範囲の密度をもたらし、25 g/10分以下の好ましくは20g/10分以下のMlを持つ全ての種類のもの である。
好ましくはコモノマーは、C,−C,オレフィン、例えばプロピレン、ブテン− 11ヘキセン−1,4−メチルペンテン−1、オクテン等であり、特にオクテン −1であり、モしてブテン/オクテンまたはヘキセン/オクテンのようなすレフ イン混合物でありうる。上記のMl及び密度の範囲は、コポリマーを含まない線 状ポリエチレン並びに少なくとも1種のコモノマーを含む、線状ポリエチレンを 包含する。
本発明のブレンドの「低分子量1部分に使用する線状エチレンポリマー樹脂は、 ある量のC,−C,、オレフィンコモノマーをエチレンと共重合させて、0.  91 g/cm” 〜0. 965 g/cm3の範囲の密度をもたらし、そし て25g/10分以上の、好ましくは40g/10分以上のMlを持つ全ての種 類のものである。好ましくはコモノマーは、C!−C,オレフィン例えばプロピ レン、ブテン−1,4−メチルペンテン−11オクテン−1等、特にオクテン− 1であり、そしてブテン/オクテンまたはヘキセン/オクチンのようなすレフイ ン混合物でありうる。上記のMl及び密度の範囲は、またコモノマーを含まない ポリエチレン並びに少なくとも1種のコモノマーを含むポリエチレンに適用され る。
■、としても知られるポリマーのメルトインデックス(Mりは、他に特別の記載 のない限り、ASTM D−1238条件E条件90°C/2.16kgとして も知られている)に従って測定され、メルトインデックスバレルのオリフィスか ら10分間に押し出される溶融ポリマーの量(グラム数)の尺度である。メルト インデックス(MI)は、ある与えられたMl数値についての相対分子量の尺度 であり、大きいMr数値よりも高い分子量を示す。
ゲル透過クロマトグラフ(ここでは“GPC”と呼ぶ)は、「サイズ除外クロマ トグラフッとしても知られ、ポリマーの分子量分布を特徴づけるための測定様式 であり、工業用周知である。このGPC技術によって報告されるデータは、重量 平均分子量(MW=、) 、数平均分子量(MW、、)及び重量平均分子量を数 平均分子量で割った値(MW、、/MW、、)を包含する。これらのうちで、M WL、/MW、、が最も関心があり、分子量分布の広さを示す。MW、、/MW □の比が高い程、樹脂の分子量分布(時として多分散性とも呼ばれる)は広い。
MW□/MW、、またはQによって示される分子量分布は、またI、。(AST M D−1238(N)条件190’C/10.0kgによって測定)を!、で 割った比によっても示され、ステーブル繊維の熱接着に影響があることがわかっ た。我々は、4.5より大きいQ値または7より大きい■、。/I、値を持つ樹 脂は、線状ポリエチレンから製造したステーブル繊維の熱接着性の窓を広げる点 で、非常に可用性を示したことを見出している。(「接着性の窓」は、ステーブ ル繊維が満足に熱接着しうる温度範囲である。)例えば、17g/io分のメル トインデックス、0.950g/ccの密度、及び4〜4.5のQ値を持つ単一 の線状エチレンポリマーは、5℃の熱接着性窓を育する。17g/10分のメル トインデックス、0.950g/cCの密度、及び5.75〜6のQ値を持つ本 発明の別個のポリマーブレンドは、10’Cの熱接着性窓を有する。従って、本 発明のポリマーブレンドから製造したステーブル繊維は、より広い熱接着性窓を 持つ。
熱接着ウェブ(布帛)の(2,54cm幅当りの)標準化布帛引張り強度は、全 体の破壊荷重を便宜上測定し、次いでこれをlJ −オンス/平方ヤード(約3 3. 9 g/m” ’)に標準化し、これをダラム単位で測定することによっ て、1インチ幅×4インチ長さく2.54cmX10.16cm)試料について 測定される。
繊維強度は、「g/デニール」として測定される。
本発明以前には、比敵するMlのカーディングし、熱接着したポリプロピレンス テーブル繊維について得られる布帛の標準化布帛引張り強度より、代表的に約5 0%大きい布帛をもたらす商業的操作において、通常望まれる高い生産性と広い 熱接着窓を持って、線状エチレンポリマーの微細デニールウェブをカーディング した熱接着ウェブに変えることは、困難であることが見出されていた。LLDP Eを包含する熱接着線状エチレンポリマーステーブル繊維のより大きい強度は、 種々の製品、例えばオムツカバー材料、医療衣服、及び婦人衛生品に望まれてい る。
ステーブル繊維の製造は、複雑で種々の操作例えば溶融延伸、機械的延伸、クリ ンプ及び切断を含むので、ポリマーの要件は苛酷である。ポリマーの第1の要件 は、スピナレット押し出し物を溶融延伸して、商業的に可能な生産性で、特に0 .1〜0.67g/分/孔(g/分/孔)の範囲の生産性で、約0.1〜15デ ニールの範囲のフィラメントサイズにするのに耐えることである。
これらの生産性可変因子は、所定の生産速度のみならず、装置設計の限定(例え ば通常の溶融紡糸に比べてのコンパクトな溶融紡糸)によっても変化する。その 結果として、生成ポリマーは、6:1までの範囲の延伸比で延伸されて、所望の 繊維サイズ、代表的に0.5〜6.0デニールのフィラメントを生ずる。
適当なデニールサイズに繊維を延伸(または引き伸ばし)した後に、繊維は通常 ストウファーボックス、エアテキスチャライザーまたは他の装置により、クリン プされてから所望の長さに切断される。クリンプ(捲縮)は、繊維に熱機械的変 形をもたらして、これに多数の曲げ及び大きなもつれ合いを生せしめる。これら の曲げまたはクリンプは、繊維をカーディングして接着前にある程度のウェブの 凝集を生せしめる時に有用である。ステーブル繊維特に不織用途のステーブル繊 維は、通常接合前にウェブにカーディングされる。
代表的な接着技術は、水力学的もつれ(通常はスパンレーシングと呼ばれる)、 化学接着、及び最も多くの場合熱接着を包含する。代表的な接着は、カーディン グしたウェブを加熱カレンダーロール、赤外オーブン、超音波接着装置またはス ルーエアボンダーに通すことによって代表的に達成される。最も多くの場合、こ れらのカーディングしたウェブの熱接着は、加熱カレンダーボンディングにより 達成される。これらの種々の線状エチレンポリマーを差別するのに使用する技術 を、以下に更に詳しく述べるが、この技術はこれらの処理工程の実質的全てを使 用する。
我々は、所望の生産条件下で、フィラメントを小さい径の繊維に良好に溶融延伸 するという始めの要件が、比較的高分子量の線状エチレンポリマーによるステー ブル繊維の紡糸を非常に困難にすることを発見した。ポリマーの分子量を増大さ せることが、そのポリマーから製造される物品の増大した強度(テナシティ)を もたらすということを既に実現させたけれども、この増大した分子量はまたこれ よりもずっと大きいステーブル紡糸問題をもたらす。即ち、高分子量線状エチレ ンポリマー(LLDPEを含む)は、商業的に実現しつる経済的な速度で紡糸す るには、あまり適さない。知らなかったことは、低分子量線状エチレンポリマー (特にLLDPE)を高分子量線状エチレンポリマー(特にLLDPE)と、特 に紡糸中にブレンドしてからこれらのポリマーから製造したステーブル繊維をカ ーディングし、接着させることによって予想外な利点が得られるということであ る。
本発明の記述の目的にとって、25未満の、好ましくは20未満の、特に5未満 の、そして任意にO,1程度の低いMI値を持つ線状エチレンポリマー(HDP E及びLLDPEを包含する)は、高分子量範囲と考えられ、MI値が低いほど 分子量は高い。
25〜40の範囲のMI値を持つ線状エチレンポリマーは、ある面において、「 中程度のj分子量と考えられるが、本発明との関連においては、それは低分子量 範囲の「高い」端部に始まるものと考えられる。40を越える範囲の、特に45 を越える範囲のMI値を持つ線状エチレンポリマーは、低分子量範囲にあると考 えられ、(本発明に関連しては)「中間」分子量範囲にあることは考えない。3 00を越えるMI値も低分子量ポリマーとして使用することができ、特に本発明 のブレンドの高分子量部分が1または2以下のMI値を持つ場合に使用すること ができるけれども、低分子量ポリマーのMlは600以下、好ましくは500以 下であるのが好ましい。500〜600MIを越えると、溶融強度の性質が減少 するような問題に遭遇する。一般的な感覚で、高分子量樹脂のMI値が低いほど 、これにオフセットする量の高Ml値を持つ線状エチレンポリマーを低分子量ポ リマーとしてブレンドする必要性が大きい。
本発明のブレンドに使用するポリマー類のMI値と密度値は、計算することがで き、そしてブレンドの実際の測定によって得られる実際の値に合理的に近い値が 得られる。
次の式は、ポリマーブレンドのメルトインデックスを計算するのに使用すること ができる。
■、ブレンノド(分数A)1.A+(分数B)1.8次の式はポリマーブレンド の密度を計算するのに、使用することができる。
Pブレンド=(分数A)pA+ (分数B)pB本発明は、ブレンド中にステー プル繊維基材のウェブまたは布帛の製造における高分子量線状エチレンポリマー の欠点を克服するのに有効な、そして高分子量線状エチレンポリマーの固有の強 度を保持しながら、ステーブル繊維の紡糸、カーディング及び接着についての要 求される処理条件で高分子量線状エチレンポリマーを使用しうる、少量の低分子 量線状エチレンポリマーを使用する。この強度は接着した布帛の形体で評価した 時、匹敵するMlにおいて165%以上も改良される。これらの高分子量ブレン ドポリマー類から製造した熱接着布帛の強度は、75%以上も大きい代表的な商 業的ポリプロピレン基材の布帛の強度に近い。
本発明のブレンドを使用して製造される熱接着ウェブまたは布帛は、ポリマーの 一方または両方に米国特許第4. 578. 414号に記載されているような ある種の添加剤を配合することによって、湿潤性にすることができる。その上、 少量の添加剤、例えば着色剤及び顔料の添加も本発明の範囲内にある。
本発明のブレンドを使用して製造されるウェブまたは布帛は、優れた柔軟性、及 び他の熱可塑性フィルムまたはウェブ、例えば他のポリオレフィンへの良好なガ ンマ照射安定性、高い強度、及びそれ自体への良好な熱接着性を示す。
ブレンド中の高分子量線状エチレンポリマーと低分子量線状エチレンポリマーと の比は、それぞれのMlに応じて大きく変わる。
一般的にいって、高分子量ポリマーの変性に使用する低分子量ポリマーの量は、 高分子量ポリマーを所望の紡糸速度及びデニール・サイズにおいて加工性にする 、且つそれらから作った布帛の熱接着強度を改良するに必要な、はぼ最小量であ るのが望ましい。
その逆に、低分子量ポリマーに加える高分子量ポリマーの量は、低分子量ポリマ ーを所望の紡糸速度及びデニール・サイズにおいて加工性にする、且つそれらか ら作った布帛の熱接合強度を改良するに必要な量であるのが望ましい。
「思考錯誤」及び「逐次近似」の技術を使用して、少なくとも4.5のQ値及び /または少なくとも7のI、、/L値を持つブレンドポリマーを作るのに必要な 、非ブレンド成分と非ブレンド成分との特定の「重量比」を決定しうることはい うまでもない。
更に、所望ならばポリマーを2種より多い非ブレンド成分から製造しうることも いうまでもない。
以下の実施例により、本発明の若干の態様を示す。然し本発明は、これらの特定 の具体例に限定されるものではない。
以下の実施例の全てにおいて、分子量はWater Ass。
ciates Model No、150c GPCにより、決定されたもので あることに注目すべきである。測定は、ポリマー試料を熱い濾過した1、2.4 −トリクロロベンゼン(TCB)に溶かすことによって行った。GPC(ゲル透 過クロマトグラフ)実験は、TCB中140℃で行った。1.0m11分のフロ ーレートを使用し、カラムはスリー・ポリマー・ラボラトリーズの10ミクロン 線状カラムを使用した。カラムの性能は50m1のTCB中の0.02gのエイ コサンを使用して測定して、代表的に30.000プレ一ト/メートルであった (Yau、W、W、。
J、J、Kirkland、D、D、Bly and H,J。
5tok1osa、Journal of Ljguid Chromatog raphy、125,219 (1976)参照)。
プレートのカウントが20.000プレ一ト/分以下であった場合には、カラム を捨てた。カラムの性能はまた、スプレッディング因子“σ″とキャソブレーシ ョン・カーブD”の勾配との積を使用して、モニタした(Yau、W、W、、J 、J、Kirkland、D、D、Bly and H,J、 5toklos a、Journal of Liguid Chromatography、1 25,219 (1976)参照)。この値は、代表的に約0.081であった 。Doについて0.09を越える値を持つカラムは使用しなかった。酸化防止剤 ブチル化ヒドロキシトルエンを250ppmの濃度でTCBに加えた。この系を 狭い分子量のポリスチレン標準物を使用してキャリプレートした。次の式(Wi  11 jams、T、and 1.M、Ward、J。
Polymer Sci、Polymer Letters、6゜621 (1 968)参照)を使用して、ポリスチレン分子量をポリエチレン分子量に変換し た。
Mwポリエチレン=0.4316 (Mwポリスチレン)ポリエチレン試料は、 50mlのTCB中0.25gポリエチレンの濃度で製造した。注入容量は10 0マイクロリツトルであった。
実施例I 40重量%の高分子量線状エチレンポリマー(エチレン/オクテン、2.3MI 、0. 917 g/cm” )と、60重量%の低分子量線状ポリエチレン( エチレン/オクテン、105MI、0、 963 g/Cm” )とから成り、 0.939g/cm”のブレンド密度、23のブレンドMI及び約6.82のQ 値を持つ、分離したポリマーブレンドを約0.4g/分/孔及び1,200m/ 分のバウルオフ速度で繊維に形成し、スプール上に収集する。
これらのフィラメントは、約3.0の平均d、p、f、を持っていた。スプール したヤーンを次いで巻きほぐし、1.5インチ(3,81cm)のステーブル繊 維に連続的に切断した。生成繊維から作った布帛は、最大1インチ(2,54c m)の標準化布帛ストリップ引張り強度2686gを持っていた。これは、商業 的に入手しつる繊維等級のポリプロピレンの55%より大きく、匹敵するMlの 単一の商業的に入手しつるポリエチレンの140%を越えている。データは表■ (実施例■の後に示す)に示す。
上記のポリマーブレンドの試験を次のように行った。長さ24インチで、高剪断 型スクリューを含む直径1インチの押し出し機を使用してポリマーを溶融し、正 の置換ギアポンプに運んだ。このポンプは、正確に計量したポリマーをスピンパ ックに運んだ。
ポリエチレンの押し出し技術に共通に使用されるもの、即ち低剪断またはバリヤ ー型のスクリューを包含する、多くの異なったスクリュー設計を使用することが できる。スピンパック形態はかなり変えることができるが、ここに述べる試験に 使用したものはその主要な要素として、40ミクロンの焼結金属フィルター媒体 及び紡糸孔(孔径600ミクロン)を持ち、長さ:直径の比は4:1であった。
生産量に対して、所望のデニール/フィラメント(dpf)を達成するのに必要 なゴデツト速度を使用して、繊維をスプール上に連続的に収集した。例えば、約 0.4g/分/孔の生産量は、1.200m/分で約3.0dpfを達成するた めに、約2600回転/分の対応する6インチ(15,24cm)直径のゴデツ ト速度を必要とする。ここに述べる試験のすべてについて、繊維は追加の延伸な しに溶融紡糸した。充分な試料の大きさの収集の後に、繊維は収集スプールから 切離し、1.5インチ(3,81cm)のステーブル繊維に切断した。これらの 繊維の試料(それぞれ1.25g)を秤量し、Roto Ring(スピンラブ 、インコーホレーテッド製)を使用して、スライバーに形成した。スライバーは 繊維の注文収集であって、繊維自体をすべて平行にさせながら、繊維端部をラン ダム化させるものである。
スライバー・トウを温和に開繊した後の構造物は、約10cm幅×約25.4c m長さである。この開繊スライバー・トウ(カーディングしたウェブに疑似する )を次いでBe1oit Wheelerカレンダー・ボンダーに供給して、フ ィラメントの熱接着を行う。この場合、圧力と温度を最適の接着条件及び布帛強 度に調節する。
上記のブレンドから製造した繊維は、約115°Cの頂部ロール(または約20 %のランド区域を持つエンボマ・ロール)温度及び約118°Cの底部ロール( 平滑ロール)温度において、最適の接着状態を持つことが見出される。接着圧力 は代表的に、約700ps ig (4927,9kPa)または約199pl i (ボンド/線状インチ)(90,3kg/線状2.54cmまたは35.6 kg/線状cm)において、最適であることが見出される。
同じ接着条件下で、十分な数の熱接着布帛を製造した後に、単一試料をそれぞれ の接着ストリップから切り離す。これは1インチ×4インチ(2,54xlO, 16cm)の試料であり、4インチ寸法が機械方向にあるように切断したもので ある。これらの試料を個々に秤量した後に、インストロン引張り試験機を使用し て引張りを行う。試験機にはデータ・システム・アダプターが備えてあって、荷 重及び移動の測定と記録を行う。布帛試料をインストロンにのせて、各試料の1 インチ部分を試験中、インストロンのアゴによって保持する。このようにして、 布帛を機械方向に引っ張る。この布帛ストリップを破壊するに必要な力の平均値 を、ここに記載の試験ごとに1オンス/平方ヤードに漂準してから、記録する。
この特定の実施例において、標準化した布帛引張り強度(または接着布帛強度) は約2686gである。
上記の方法を実施例■〜X■についても実施する。
実施例■(比較例であって、本発明の実施例ではない)26のMl、0.940 g/cm’の密度、及び3.74のQ値を持つ商業的に入手しうるLLDPE、 エチレン/オクテンコポリマーを約0.4g/分/孔の条件で繊維に形成する。
この繊維から製造した布帛は、破断まで1855gの最大1インチ(254cm )標準化布帛引張り強度を持ち、これは商業的に入手しうる繊維等級の40%未 満である。
実施例■ 50重量%の低分子量線状エチレンポリマー(エチレン/オクテン、52MI、 0.953密度)と、50重量%の高分子量線状エチレンポリマー(エチレン/ オクテン、12MI、0.936密度)とから成るブレンドは、約2400gの ピーク標準化布帛引張り強度を持つことがわかる。ブレンドMlは25であり、 ブレンド密度は0.945g/cm’である。下記の表I参照。
表 ■ 標準化 布帛引張り II LLDPE、単一 26 0.940 3.74 1855■ 別々のブ レンド 25 0.945 NM” 2400” NM=測定せず 値を持つ商業的に入手しうるLLDPE、エチレン/オクテンコポリマーを約0 .4g/分/孔において繊維に形成する。生成繊維から製造した布帛は、破断ま で約2700gの最大1インチ(2,54cm)標準化布帛引張り強度を持つ。
これは商業的に入手しつる繊維等級ポリプロピレンの60%未満である。データ を表■に示す。
及び13.6のQ値を持つその場で重合した反応器ブレンドを約0.4g/分/ 孔において繊維に形成する。生成繊維から製造した布帛は、約3700gの最大 1インチ(2,54cm)標準化布帛引張り強度を持つ。これは、商業的に入手 しつる繊維等級ポリプロピレンの約80%であり、匹敵するMIでの商業的に入 手しつる単一線状エチレンポリマーの約140%である。データを表■に示す。
表 ■ 標準化 布帛引張り IV LLDPE、単一 12 0.935 4.36 2700V 反応器ブ レンド 11 0.934 13.6 3700実施例■ 】0のブレンドMI、0.955g/cm”のブレンド密度、及び8.87のQ 値を持つ、その場で重合した反応器ブレンドを約0.4g/分/孔の生産量で繊 維に形成する。生成繊維から製造した1インチの布帛試料は、約3614gの最 大標準化布帛引張り強度を持つ。これは、商業的に入手しうる繊維等級ポリプロ ピレンのそれの約78%であり、匹敵するMlでの商業的に入手しうる単一線状 エチレンポリマー(比較のための実施例■参照)の129%である。次のデータ は、6つの試験の強度及び結合温度を示す。また、若干のデータは、表■にも示 しである。
実施例■(比較例であって、本発明の実施例ではない)12のML 0.95g /cm’の密度、及び3.92のQ値を持つ、商業的に入手しうる高密度単一線 状エチレン/プロピレンコポリマーを、約0.4g/分/孔において繊維に形成 する。
生成繊維から製造した布帛は、破断までに約2794gの最大1インチ(2,5 4cm)標準化布帛引張り強度を持つ。これは、商業的に入手しつる繊維等級ポ リプロピレンの60%未満である。
次のデータのチャートは4つの試験の標準化布帛引張り強度及び接着温度を示す 。表■をも参照。
* 粘着点 表 ■ 標準化 布帛引張り 実施例 種 類 MI 密 度 Q 値 強度(g)■ 反応器ブレンド +0  0.955 8.87 36+4■ 単iの線状PE 12 0.950 3 .92 2794実施例■(比較例であって、本発明の実施例ではない)商業的 に入手しつる繊維等級ポリプロピレンを繊維に紡糸し、熱接着布帛にする。この PPは15,6のMl(190°Cにおいて)及び、0.91の密度を持ってい た。次のデータは、5つの試験についての標準化布帛引張り強度及び温度を示す 。
実施例■ 50重量%の高分子量線状エチレンポリマー(エチレン/オクテン、12のMl 、0.935の密度)と、50重量%の低分子量線状エチレンポリマー(エチレ ン/オクテン、■05のMl、0.953の密度)とから成る別個のブレンドを 繊維に紡糸し、接着ウェブ(布帛)を得る。このブレンドは、33.5のMlと 0.944の密度を持つ。種々の接着圧力においての接着温度と、標準化布帛引 張り強度を下記に示す。表■も参照のこと。
70重量%の高分子量線状エチレンポリマー(エチレン/オクテン、18のML  0.93の密度)と、30重量%の低分子量線状エチレンポリマー(エチレン /オクテン、105のMl、0.953の密度)とから成り、30.5の計算M Iと0.937の密度を持つ別個のブレンドを、3つの試験において繊維に紡糸 し、布帛として接着させる。データを下記に示す。表■も参照のこと。
実施例XI(比較例であって、本発明の実施例ではない)30のMlと0.94 g/cm’の密度を持つ、単一の線状エチレンポリマー(エチレン/オクテン) は、約1531gの最大標準化布帛引張り強度を持つことがわかる。下記の表■ 参照。
表 ■ 標準化 布帛引張り 実施例 種 類 Ml 密 度 強度(g)■ 別個のブレンド 35.5 0 .944 2355X 別個のブレンド 30.5 0.937 2586XI  LLDPE、単一 30 0.94 1531実施例X■ 71重量%の高分子量線状エチレンポリマー(エチレン/プロピレン、8のMI 、0.952の密度)と、29重量%の低分子線状エチレンポリマー(エチレン /オクテン、105のMl、0.954の密度)とから成り、17の計算Mlと 0.953g/cm’の密度を持つ、別個のブレンドを200PLI (35, 7kg/線状cm)において、ステーブル繊維に紡糸して布帛に接着する。デー タを下記に示す。下記の表■も参照のこと。
接着温度 ’C116−月ユ坦月旦ぢ刈−しり1方図(エンボス/平滑) 11 8 119 120 121 122 123 124’降跡帛刻杓度(g)  1868 20342259 2596 2620 3066 3034材議巨 実施例XI[I(比較例であって、本発明の実施例ではない)17のMlと0. 95g/cm’の密度を持つ、単一の線状エチレンポリマー(エチレン/プロピ レンコポリマー)を繊維に紡糸し、200’PLI (35,7kg/線状cm )において布帛として接着させる。データを下記に示す。下記の表■も参照のこ と。
(エンボス/平滑’) 118 119 120 121 122”標準化布帛 接着強度Cg> 2016 2213 2202 2749 2837’本粘着 点 表 V 標準化 布帛引張り 寒礁竺 種 類 Ml 密 度 強度(g)X■ 別個のブレンド 17 0. 953 3066X■ 単一の線状PE 17 0.95 2749最後に、次 のことは従来技術の強く否定的な教示にもかかわらず、本発明か如何にして優れ た生成物をもたらしたかについての後智慧的な部分的説明である。
紡糸接着法を使用して、製造される連続繊維(及びその後に熱的に接着された布 帛)は、ステーブル繊維の紡糸、繊維の任意の延伸、繊維の切断による不連続化 、繊維の布帛へのカーディング、及び繊維の熱的接着とは劇的に相違する。
紡糸接着法は、低密度の(例えば約0.94g/cc以下の)ポリエチレンを有 効に使用することができ、連続繊維は布帛に熱的に接着される。ポリマーの紡糸 接着は低延伸比ステーブル繊維の収縮性に似た繊維をもたらす。低密度ポリエチ レンの熱接着窓は、等しい溶融係数と分子量分布において高密度ポリエチレンの それよりも広く、熱カレンダーは繊維が接着するように操作される。それにはカ ーディング工程は存在せず、従って、繊維を布帛にするためにポリマーを変性す る必要はない。
ステーブル法においては、不連続のまたは切断した繊維は、カーディングして布 帛にしなければならない。カーディングは紡糸工程中に高延伸比を使用すること によって、ポリエチレン繊維について達成することができる。然しこの高延伸比 は、高収縮を持つ繊維をもたらし、低い熱接着布帛強度しか得られない。熱は、 繊維を一緒に接着させる代わりに繊維を収縮させる。然しなから、ポリエチレン の密度を増大させて、ポリエチレンをカーディングさせることはできるが、繊維 の融点範囲は狭すぎて繊維を布帛にまで有効に熱接着させることはできない。狭 い範囲内で熱カレンダーを制御する試みは、接着していない布帛をもたらすか、 または繊維/布帛のカレンダーロールへの粘着による装置のシャットダウンをも たらすか、のいずれかである。
本発明は、これらのステーブル繊維及び布帛の生成の欠陥を、ポリエチレンステ ープル繊維の熱接着性の窓を広げて、該ポリエチレンを高強度の熱接着布帛に宵 月なものにしながら、然も該繊維のカーディング性を保持する、特に高密度ポリ エチレン、例えば0.94〜0.965g/ccの密度のポリエチレンを使用す る時に、カーディング性を保持することによって解決するものである。
補正書の翻訳文提出書(特許法第184条の7第1項)平成4年4月24日

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.0.1〜15d.p.f.の範囲のフィラメント当りの平均デニールを持ち 、30cm以下のフィラメント長を持ち、ステープル繊維が線状エチレンポリマ ー類の溶融紡糸ブレンドから製造されたものである、熱可塑性微細デニール不連 続ステープル繊維を包含するフィラメントから熱接着した、または熱接着性の布 帛を製造する方法であって; 該ステーブル繊維中のポリマーブレンドが4.5より大きいQ値を持つ、但しQ はゲル透過クロマトグラフで決定され、重量平均分子量を数平均分子量で割った 値と定義される、ことを特徴とする方法。
  2. 2.0.1〜15d.p.f.の範囲のフィラメント当りの平均デニールを持ち 、30cm以下のフィラメント長を持ち、ステープル繊維が線状エチレンポリマ ー類の溶融紡糸ブレンドから製造されたものである、熱可塑性徴細デニール不連 続ステープル繊維を包含するフィラメントから熱接着した、または熱接着性の布 帛を製造する方法であって; 該ステーブル繊維中のポリマーブレンドが、少なくとも7のI10/I2値を持 つ、但しI10はASTMD−1238(N)条件によって決定されたものであ り、I2はASTMD−1238(E)条件によって決定されたものである、こ とを特徴とする方法。
  3. 3.それによって製造される非接着布帛が、標準化ストリップ引張り強度によっ て決定した時、より広い範囲の熱接着温度にわたって、匹敵する生成物のステー ブル繊維中のポリマーブレンドが、3.5〜4.0の範囲のQ値をもつか、また は6.0〜6.5の範囲のI10/I2値を持つこと以外には同じ方法を使用し て、匹敵する生成物を製造した場合よりも、強い布帛を与えるように熱接着しう るものである請求項1または2の方法。
  4. 4.ステーブル繊維中のポリマーブレンドが、5.5〜10の範囲のQ値を持つ 請求項1の方法。
  5. 5.ステーブル繊維中のポリマーブレンドが、10〜20の範囲のI10/I2 値を持つ請求項2の方法。
  6. 6.熱接着布帛が、少なくとも3,000gの標準化ストリップ引張り強度を持 つ、請求項1または2の方法によって製造した熱接着布帛。
  7. 7.ポリマーブレンドを含むポリマーステーブル繊維が、該ポリマーの重合中に 製造されたその場でのブレンドであり;そして熱接着布帛が少なくとも3,60 0gの標準化ストリップ引張り強度を持つ、請求項6の熱接着布帛。
  8. 8.少なくとも3,700gの標準化ストリップ強度を持つ、請求項7の熱接着 布帛。
  9. 9.請求項1または2の方法に使用するのに好適な、不連続ステープル繊維を含 むポリマー繊維であって、該ポリマーが少なくとも7のI10/I2値を持ち、 そして該ポリマーが(A)25g/10分未満のMI値と0.91g/cm3以 上の密度を持つ、少なくとも1種の高分子量線状エチレンポリマーと、(B)2 5g/10分以上のMIと0.91g/cm3以上の密度を持つ、少なくとも1 種の低分子量線状エチレンポリマーとのブレンドである、ポリマー・ステーブル 繊維。
  10. 10.0.1〜15d.p.f.の範囲のフイラメント当り平均デニールを持ち 、均一フィラメントである請求項9のステープル繊維。
  11. 11.請求項9のポリマー繊維の製造に使用するのに好適なポリマーブレンドで あって、該ポリマーブレンドがそれぞれASTMD−1238(N)及び(E) によって決定して、少なくとも7のI10/I2値を持ち、そして更に該ブレン ドが(A)ASTMD−1238(E)(190℃/2.16kg)に従って測 定して、25g/10分未満のM1及び0.91g/cm3以上の密度を持つ、 少なくとも1種の高分子量線状エチレンポリマー及び (B)ASTMD−1238(E)(190℃/2.16kg)に従って測定し て、25g/10分より大きいMI及び0.91g/cm3以上の密度を持つ、 少なくとも1種の低分子量線状エチレンポリマー、を適当な重量比でブレンドす ることによって製造されたものであることを特徴とするポリマーブレンド。
  12. 12.高分子量線状エチレンポリマーと低分子量線状エチレンポリマーとの比が 、0.1〜40g/10分の範囲のMI値及び0.94〜o.96g/cm3の 範囲の密度を持つ、ブレンドを与えるに十分である請求項11のブレンド。
  13. 13.線状エチレンポリマーの少なくとも1種が、エチレンと少なくとも1種の C3−C12オレフィンとのコポリマーから成る請求項11のブレンド。
  14. 14.線状エチレンポリマーの少なくとも1種が、エチレンとプロピレンまたは オクテンとのコポリマーである請求項13のブレンド。
  15. 15.ブレンドが別個のポリマー類のブレンドである請求項11のブレンド。
  16. 16.ブレンドが重合中に生成される、その場でのブレンドである請求項11の ブレンド。
  17. 17.高分子量線状エチレンポリマーが、0.1〜25g/10分の範囲のMI 値を持つHDPEであり、低分子量線状エチレンポリマーが25〜300g/1 0分の範囲のMI値を持つHDPEである、請求項15または16のブレンド。
  18. 18.ポリマーが請求項11〜17のいずれか1項のブレンドである、請求項9 のポリマーステーブル繊維。
  19. 19.請求項9のポリマーステーブル繊維を製造する方法であって、次の諸工程 (A)請求項11〜17のいずれか1項のポリマーを、溶融紡糸フィラメントに 溶融紡糸し、 (B)この溶融紡糸フィラメントを60〜2,000m/分の範囲の速度で引出 し、そして任意に (C)引き出した溶融紡糸フィラメントを通常の手段によって、延伸及び/また は捲縮及び/または切断する、ことを特徴とする方法。
  20. 20.溶融線状エチレンポリマーの微細デニールのステーブル繊維を、商業的に 可能な生産量で紡糸し、任意にその後に機械的に延伸して、0.1〜15デニー ル/フィラメントの繊維の大きさを製造して、ウェブまたは布帛の製造に使用す る方法であって、 (A)ASTMD−1238(E)(190℃/2.16kg)に従って測定し て、25g/10分未満のMI及び0.91g/cm3以上の密度を持つ、少な くとも1種の高分子量線状エチレンポリマー及び (B)ASTMD−1238(E)(190℃/2.16kg)に従って測定し て、25g/10分より大きいMI及び0.91g/cm3以上の密度を持つ、 少なくとも1種の低分子量線状エチレンポリマー、 から成るブレンドを紡糸して、4.5より大きいQ値を持つ線状エチレンポリマ ーステーブル繊維を製造する、但しQはゲル透過クロマトグラフによって決定し て、重量平均分子量を数平均分子量で割った値である、ことを特徴とする方法。
  21. 21.高分子量線状エチレンポリマーと低分子量線状エチレンポリマーとの比が 、0.1〜40g/10分の範囲のMI値及び0.94〜0.96g/cm3の 範囲の密度を持つブレンドを与えるに十分である、請求項20のブレンド。
  22. 22.線状エチレンポリマーの少なくとも1種が、エチレンと少なくとも1種の C3−C12オレフィンとのコポリマーから成る請求項20のブレンド。
  23. 23.線状エチレンポリマーの少なくとも1種が、エチレンとプロピレンまたは オクテンとのコポリマーである請求項22のブレンド。
  24. 24.線状エチレンポリマーの少なくとも1つがLLDPEである、請求項23 のブレンド。
  25. 25.ブレンドが別個のポリマー類のブレンドである、請求項24のブレンド。
  26. 26.ブレンドが重合中に生成したその場での反応器ブレンドである、請求項2 0のブレンド。
  27. 27.高分子量線状エチレンポリマーが、0.1〜25g/10分の範囲のMI 値を持つHDPEであり、低分子量線状エチレンポリマーが25〜300g/1 0分の範囲のMI値を持つHDPEである、請求項25または26の方法。
  28. 28.高分子量線状エチレンポリマーが、0.1〜25g/10分の範囲のMI 値を持つHDPEであり、低分子量線状エチレンポリマーが25〜300g/1 0分の範囲のMI値を持つHDPEである、請求項25または26のブレンド。
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