JPH0781230B2 - ポリオレフインを含む押出成形可能組成物及び該組成物のエラストメリツク製品への成形方法 - Google Patents

ポリオレフインを含む押出成形可能組成物及び該組成物のエラストメリツク製品への成形方法

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JPH0781230B2 JP61179784A JP17978486A JPH0781230B2 JP H0781230 B2 JPH0781230 B2 JP H0781230B2 JP 61179784 A JP61179784 A JP 61179784A JP 17978486 A JP17978486 A JP 17978486A JP H0781230 B2 JPH0781230 B2 JP H0781230B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は一般に所定の押出成形可能なエラストメリック
組成物、及び押出成形可能なエラストメリック組成物を
例えば繊維質の不織エラストメリックウェブ等のエラス
トメリック製品にに形成する方法に関する。
(従来の技術と問題点) ミクロファイバまたは溶融吹出し繊維とも呼ばれる微小
直径の繊維を、熱可塑性樹脂から形成する溶融吹出し法
は、当該分野で周知である。例えば、溶融吹出しによる
繊維の製造は、 Industrial and Engineering Chemistry,Vol.48,No8,p
p.1342〜1346に掲載された論文、「超微細熱可塑性繊
維」に記されている。この論文は、米国ワシントン特別
区所在の海軍研究所で行なわれた研究を説明している。
溶融吹出しに関する別の刊行物は、1954年4月15日付の
Naval Research Laboratory Report111437である。一般
に、溶融吹出し法は、熱可塑性の繊維形成樹脂を溶融状
態に加熱し、直線状に配列された複数の小径キャピラリ
を有するダイ装置から溶融樹脂を溶融糸として押出すこ
とを含む。溶融糸がダイから、通常空気である気体の高
粘性の流れ中に出され、この高粘性の流れは高温に維持
され、溶融樹脂の糸を細くして、ダイ装置のキャピラリ
の径より小さい径の繊維を形成せしめる。
Legge等の米国特許No.3,459,830は、ブロック共重合体
−ポリエチレン組成物を開示している。同特許は、A−
B−Aポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレンブ
ロック共重合体等のブロック共重合体を約0.2〜30の溶
融指数を持つポリエチレンと混合することにより、酸
化、風化、オゾン及び溶媒に対する耐性の改善されたブ
ロック共重合体混合物が得られると記している。
Luftglass等の米国特許No.3,459,831は、ブロック共重
合体−ポリエチレンフィルムを開示している。同特許
は、スチレン−ブタジエン−スチレン等の高分子量A−
B−Aブロック共重合体を約0.2〜30の溶融指数を持つ
ポリエチレンと混合することによって、透明なフィルム
が得られると記している。
押出成形と細め用気体の高粘性流による細めを充分可能
とするように粘性を減じるため、押出し前に一部の熱可
塑性樹脂は劣化させる必要があるが、押出成形品の特性
に悪影響を及ぼさずに一定の樹脂に加え得る押出し前の
劣化度には制限がある。例えば、重合エラストメリック
ポリスチレン/ポリ(エチレン−ブチレン)/ポリスチ
レンブロック共重合体樹脂の過剰劣化は、非エラスティ
ック樹脂を形成する。劣化物が非エラスティックとなる
のは、ブロック共重合体樹脂が劣化して、2重ブロック
共重合体樹脂を形成するためと考えられる。高い劣化温
度には他の危険も伴う。例えば、商標KRATONで販売され
ているポリスチレン/ポリ(エチレン−ブチレン)/ポ
リスチレンエラストメリックブロック共重合体樹脂を説
明した、米国テキサス州とヒューストン所在のShell Ch
emical社のTechnical Bulletins SC:38−82及びSC:39−
85は、共にブロック共重合体樹脂であるKRATON G 16
50とKRATON G 1652に関し、樹脂の化合温度が525゜
F(274℃)を越えてはならず、樹脂温度が475゜F(24
6℃)に達するときは火災監視を怠るべきでないと記し
ている。KRATON GX 1657ブロック共重合体樹脂に関
し、Shell Technical Bulletins SC:607−84は、ブロッ
ク共重合体樹脂の温度が450゜F(232℃)を越えてはな
らず、温度がそれに達したら火災監視を怠ってはならな
いと警告している。MSDS No.2,136と表示さたShell Ma
terial Safety Data Sheetは、KRATON G−1657熱可塑
性ゴムに関し、ゴムの処理温度が550゜Fを越えてはな
らず、その温度に達したら火災監視を怠ってはならない
と述べている。MSDS No.2,031−1と表示されたShell
Material Safety Data Sheetは、KRATON G−1652熱可
塑性ゴムに関し、ゴムの処理温度が550゜Fを越えては
ならず、その温度に達したら火災監視を怠ってはならな
いと述べている。Shell Chemical社のTechnical Bullet
ins SC:68−85「KRATON系熱可塑性ゴム」とSC:72−85
「KRATON系熱可塑性ゴムの溶融挙動」は、同社から商標
KRATONで入手できる各種熱可塑性ブロック共重合体樹脂
に関する詳しい情報を与えている。KRATON系熱可塑性樹
脂は同社によるとA−B−Aブロック共重合体で、末端
ブロック“A"はポリスチレン、中間ブロック“B"はKRAT
ON G樹脂の場合ポリ(エチレン−ブチレン)、KRATON
D樹脂の場合ポリイソプレンまたはポリブタジエンで
ある。
Shell Chemical社のTechnical Bulletins SC:198−83は
その19頁に、KRATON系ゴム樹脂で使用可能な市販樹脂と
可塑剤の例を与えている。同ブレティンは、中間ブロッ
クBであるゴム相に関連した物質と、末端ブロックAで
あるポリスチレン相に関連した物質を区別している。ゴ
ム相に関連した物質には、“重合化混合オレフィン”と
称される樹脂群と、“混合オレフィン”の化学的ベース
を持つ“Wingtrack 10"と称される可塑剤が含まれる。
かなり長い間、エラストメリック樹脂を繊維質の不織エ
ラストメリックウェブに形成する試みが当業者によって
成れてきた。事実従来の技術は、KRATON G 1650とKR
ATON G 1652両物質による実験が行なわれたことを示
している。例えばdes Maraisの米国特許No.4,323,534
は、製品の実質的な溶融裂開を生じずにそれだけで押出
成形されるのに、KRATON G ゴム樹脂は粘性が強過ぎ
ると当業者で結論されたことを開示している。しかしde
s Maraisは、KRATON G 1650とKRATON G 1652の混
合樹脂を繊維質不織ウェブ及びフィルムの形成に用いる
方法も開示している。上記の粘性の問題を解消するた
め、KRATON G 1650ブロックまたはKRATON G 1652
共重合体樹脂が押出し及び溶融吹出し前に、ステアリン
酸等の脂肪性化学物質約20〜50重量%と混合された。40
0〜460゜Fの押出温度範囲が第8欄64行以下に開示さ
れ、この温度範囲は前記Shell Chemical社のTechnical
Bulletinsで推奨された範囲内にある。しかし残念なが
ら、溶融吹出し繊維の不織マット等上記の方法で得られ
た製品の物理的特性は、不織ウェブの形成後、使用した
脂肪性化学物質を可溶化させる高い能力を持ったアルコ
ール中に浸漬して、ほゞ全ての脂肪性化学物質が押出成
形ミクロファイバの不織ウェブから浸出されたゝめ明ら
かに満足できるものでなかった。第3欄8,9行目で論じ
られている一実施例では、熱可塑性ゴム樹脂はA−B−
A′ブロック共重合体で、Bはポリ(エチレン−ブチレ
ン)で、A,A′はポリスチレンとポリ(アルファ−メチ
ルスチレン)を含む群から選択されたものである。
Emiの米国特許No4,296,163は弾性を有する繊維質の複合
体を開示している。この複合体は、合成エラストメリッ
ク重合体の繊維で構成されたシート状メッシュ構造と、
短または長繊維で構成されたマット、ウェブシート状の
繊維質構造とから成る。“シート状メッシュ構造”とい
う副題下で、ポリエステルエラストマー、ポリウレタン
エラストマー及びポリオレフィンエラストマーが論じら
れている。ポリオレフィンエラストマーの例として、エ
チレンとプロピレンのブロック共重合体、及びブロック
共重合体をシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、
ブタジエン、イソプレン等のジエン化合物と反応させて
得た共重合体が記されている。スチレンとイソプレンの
共重合体も使用可能と記してある。また、エラストメリ
ック重合体は弾性を持たない別の重合体を、重合体全体
に対して20重量%、好ましくは15重量%まで含んでもよ
く、場合によってはその方が好ましいとも記されてい
る。エラストメリック重合体と混合される他の重合体の
例は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、
ポリエステル、ポリアミド及びポリカーボネートであ
る。
Kellyの米国特許No.4,305,990は、ポリブタジエンまた
はポリイソプレンの中間ブロックとポリスチレンの末端
ブロックを有するA−B−Aブロック共重合体が、混合
物の処理可能性を高めるのに充分な量の非晶質ポリプロ
ピレンと混合すれば、フィルムとして押出成形できると
開示している。アブストラクト中には、非晶質ポリプロ
ピレンの存在のため、フィルムはエラストメリック特性
を保持し、著しく処理可能性が高い。
Pieniakの米国特許No.4,413,623は、ひだ寄せ領域にの
みエラスティック材が配置され、ひだ寄せ及び非ひだ寄
せ両領域を有する弾力化積層構造物、例えば弾力化オム
ツを開示している。使われる特定のエラストメリック材
料が開示され、エラストメリック成分は簡単なA−Bブ
ロック共重合体を含む線形または放射形のA1−B−A2
ロック共重合体またはそれらの混合物とし得、A1とA2
良く似ているかまたは異り、ポリ(ビニル・アレン)ブ
ロック等の熱可塑性重合体ブロックを表わし、Bは共役
ジエンまたは低級(つまりC1〜C4)アルケン等のエラス
トメリック重合体ブロックを表わすと記されている。処
理可能性を改善するため、平均分子量が約500〜7,500
で、エラストメリック成分の100重量部当り約0〜200重
量部の量の低分子量熱可塑性ポリマー、例えば非晶質ポ
リプロピレンから成る緩和剤(モディファイア)を加え
てもよい。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、エラストメリックA−B−A′ブロック共重
合体材料をエラストメリック製品に形成しようとすると
き当業者に課せられていた上記の困難を、押出成形後固
化して、例えば繊維質の不織エラストメリックウェブ等
のエラストメリック製品を形成する押出成形可能なエラ
ストメリック組成物を提供することによって解消する。
例えば、本発明の押出成形可能組成物から形成された繊
維質不織ウェブまたはその他のエラストメリック製品か
ら、物質を浸出しなくともよい。押出成形可能なエラス
トメリック組成物は、(1)少くとも約10重量%のA−
B−A′ブロック共重合体、但し“A"と“A′”はそれ
ぞれポリ(ビニル・アレン)等のスチレン半体(moiet
y)を含む熱可塑性重合体の末端ブロックで、“B"はエ
ラストメリックなポリ(エチレン−ブチレン)の中間ブ
ロック、及び(2)A−B−A′ブロック共重合体と混
合され、適切な高圧・高温状態下に置かれると、A−B
−A′ブロック共重合体とともに混合状態で押出成形可
能である0重量%より多く約90重量%までのポリオレフ
ィンの混合物である。A−B−A′ブロック共重合体が
押出成形可能な組成物から形成された製品にエラストメ
リック特性を与え、混合物中におけるポリオレフィンの
存在がそのままのつまり純粋なA−B−A′ブロック共
重合体の粘性と比べて組成物の粘性を減じ、従って組成
物の押出成形可能性を高める。
ブロック共重合体のエンドブロックを含むAとA′の熱
可塑性スチレン半体は、ポリスチレン及びポリ(アルフ
ァ−メチルスチレン)等のポリスチレン同族体を含む群
から選択されるのが好ましい。一部の実施例では、末端
ブロックを含むAとA′の熱可塑性スチレン半体が等し
い。ポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリブテン、エチレン共重合体、プロピレン共重合
体、ブテン共重合体、またはこれらの物質の2種以上の
混合物を含む群から選択された少くとも1つの重合体を
含む群から選択されるのが好ましい。
混合物は通常、少くとも約20〜約95重量%のブロック共
重合体と少くとも約5〜約80重量%のポリオレフィンを
含む。例えば、混合物は約30〜約90重量%のブロック共
重合体と約10〜約70重量%のポリオレフィンを含むこと
ができる。好ましくは、混合物が約50〜約90重量%のブ
ロック共重合体と約10〜約50重量%のポリオレフィンを
含む。例えば、混合物は約50〜約70重量%のブロック共
重合体と約30〜約50重量%のポリオレフィンを含み得
る。一例の混合物は、約60重量%のブロック共重合体と
約40重量%のポリオレフィンを含む。
押出成形可能な組成物は高圧及び高温条件の適切なつま
り有効な組合せで押出成形されるか、あるいは例えば型
成形や射出成形等その他の方法で成形される。これらの
条件は用いるポリオレフィンに応じて変る。例えば押出
成形可能な組成物は、混合物中のポリオレフィンとして
ポリエチレンが使われるときは少くとも約125℃の温
度、あるいは混合物中にポリプロピレンが使われるとき
は少くとも約175℃の温度で、例えば少くとも約290〜約
345℃、特に少くとも約300〜約335℃の温度で押出しま
たはその他によって成形され、例えばエラストメリック
繊維等のエラストメリック製品とされ、これら製品が繊
維質の不織エラストメリックウェブとして集められる。
混合物は好ましくは、約300ゲージpsi(ポンド/平方イ
ンチ)以下、例えば約20〜約250ゲージpsiの間のダイチ
ップ(例えば各々直径0.0145インチ、長さ0.113インチ
の押出しキャピラリを直線状1インチ当り30個有するダ
イチップの押出キャピラリ)内圧力において上記の温度
範囲内で押出成形可能である。すなわち混合物は、約50
〜約250ゲージpsi、例えば約125〜225ゲージpsiの圧力
下で上記温度範囲内において押出成形可能である。ダイ
1インチ当りのキャピラリ数が少い他のダイ設計ではも
っと高い圧力も使えるが、一般に生産速度が低下する。
重要なこととして、本発明の方法に従って処理された本
発明の押出成形可能な組成物は、押出成形可能組成物に
おけるポリオレフィンの存在がそのままのつまり純粋な
ブロック共重合体の粘性と比べ、押出成形可能組成物の
粘性を満足し得るレベルにまで減少させるので、満足し
得る処理速度で押出成形可能なことが見い出された。他
の全パラメータが同じなら、この粘性の減少がそれに比
例してダイチップの圧力を減じる。例えば、押出成形可
能組成物の粘性は一般に、上記の高温及び高圧の範囲で
押出されるとき約500poise以下になる。好ましくは、上
記の高温及び高圧範囲で押出されるとき、押出成形可能
組成物の粘性が約300poise以下である。例えば、上記の
高温及び高圧範囲で押出されるとき、押出成形可能組成
物の粘性は少くとも約100〜200poiseとし得る。
ポリオレフィンが混合物の粘性をブロック共重合体の粘
性と比べて減少させるため、押出成形可能組成物は上記
の高温及び高圧範囲内において、直径約0.0145インチ、
長さ約0.113インチのキャピラリを例えばダイチップ1
インチ当り30個有するダイチップを通じ、少くとも約0.
02〜約1.7強g/キャピラリ/分の速度で押出成形可能で
ある。例えば押出成形可能組成物は、直径約0.0145イン
チ、長さ約0.113インチのキャピラリを有する上記のダ
イチップを通じ、少くとも約0.1〜約1.25g/キャピラリ
/分の速度で押出成形し得る。好ましくは、押出成形可
能組成物が直径約0.0145インチ、長さ約0.113インチの
キャピラリを有する上記のダイチップを通じ、少くとも
約0.3〜約1.1g/キャピラリ/分の速度で押出成形可能で
ある。
押出成形可能組成物は、例えば平均径が約100μ以下の
ミクロファイバを有し、平均基本重量が約300g/cm2
下、例えば約5〜約100強g/cm2であるのが好ましい繊維
質の不織エラストメリックウェブ等の各種製品に成形し
得る。さらに言えば、平均基本重量は約10〜約75g/cm2
である。例えば、繊維質の不織エラストメリックウェブ
は、高温及び高圧条件の適切なつまり有効な組合せで押
出成形可能組成物を押出すことによって成形し得る。押
出成形可能組成物は好ましくはポリオレフィンがポリエ
チレンなら少くとも約125℃、ポリオレフィンがポリプ
ロピレンなら少なくとも約175℃からの温度、例えば約2
90〜約345℃、特に約300〜約335℃の温度で押出され
る。また押出成形可能組成物は、約300ゲージpsi以下、
例えば約20〜約250ゲージpsiの間のダイチップ(例えば
各々直径0.0145インチ、長さ0.113インチの押出キャピ
ラリを直線状1インチ当り30個有するダイチップのキャ
ピラリ)内圧力において上記の温度範囲内で押出される
のが好ましい。すなわち押出成形可能組成物は、約50〜
約250ゲージpsi、例えば約125〜約225ゲージpsiの上記
ダイチップのキャピラリ内における圧力で押出される。
エラストメリック不織ウェブの成形において、押出成形
可能組成物は上記の高温及び高圧条件下で、複数の小径
押出キャピラリを有するダイを通じ、少くとも約0.02〜
約1.7強g/キャピラリ/分、例えば少くとも約0.1〜約1.
25g/キャピラリ/分、特に約0.3〜約1.1g/キャピラリ/
分の速度で、溶融糸を細めてミクロファイバの気体搬送
流を与える気体流中に溶融糸として押出され、これらの
ミクロファイバが収集装置上に被着されることで繊維質
の不織エラストメリックウェブに形成される。細め用気
体流は溶融糸に対し、少くとも約100〜約400℃、例えば
約200〜約350℃の温度と少くとも約0.5〜約20ケージps
i、例えば少くとも約1〜約10ゲージpsiの圧力で与えら
れる。糸細め用の気体流は、例えば窒素ガス流等不活性
の非酸化気体とし得る。一部の実施例において、糸細め
用気体流の粘性と温度は、繊維が約10〜約60μ、例えば
少くとも約10〜約40μの直径を有する実質上連続した繊
維として収集されるように調整される。本発明によれ
ば、このように形成された繊維質の不織エラストメリッ
クウェブは、少くとも約10重量%のブロック共重合体
と、0重量%より大きく約90重量%までのポリオレフィ
ンで構成されたエラストメリック繊維を含む。繊維は通
常、少くとも約20〜約95重量%のブロック共重合体と少
くとも約5〜約80重量%のポリオレフィンで構成され
る。例えば、繊維は少くとも約30〜約90重量%のブロッ
ク共重合体と少くとも約10〜約70重量%のポリオレフィ
ンで構成し得る。好ましくは、繊維が約50〜約90重量%
のブロックと少くとも約10〜約50重量%のポリオレフィ
ンで構成される。例えば、繊維は少くとも約50〜約70重
量%のブロック共重合体と少くとも約30〜約50重量%の
ポリオレフィンで構成し得る。例示の繊維質の不織エラ
ストメリックウェブは、約60重量%のブロック共重合体
と約40重量%のポリオレフィンから成る繊維で形成され
た。
また本発明は、前記した材料の混合物からエラストメリ
ックフィルムを形成することにも関する。
本発明のさらに別の態様は、以下の詳細な開示から当業
者には明らかとなろう。
(定 義) “エラスティック(弾性的)”及び“エラストメリッ
ク”の両語は、付勢力を加えるとその弛緩した非付勢長
さの少くとも約125%、つまり約11/4の伸張した付勢長
さに伸張可能で、さらに引張引延し力を解散するとその
伸張を少くとも約40%回復する任意の物質を意味するも
のとして、こゝでは入換可能に使われる。このエラスト
メリック物質の定義を満たす仮定の一例は、少くとも1.
25インチに伸張可能で、1.25インチに伸張されて解散さ
れたとき、1.15インチ以下の長さに回復する物質の1イ
ンチサンプルである。多くのエラスティック物質はそれ
らの弛緩長の25%よりはるかに大きく伸張可能で、それ
らの多くは引張引延し力の解放時に最初の弛緩長へ実質
上回復し、この後者の物質が一般に本発明の目的上好ま
しい。
こゝで用いる“回復”という用語は、付勢力の印加によ
る物質の伸張後付勢力を解消した際における伸張物質の
収縮を意味する。例えば、1インチの弛緩非付勢長を有
する物質が1.5インチの長さに伸張することによって50
%伸張されれば、その物質は50%伸張して弛緩長の150
%の伸張長さを持つこととなる。この例の伸張物質が付
勢引延し力の解放後1.1インチの長さに回復したとすれ
ば、同物質はその伸張の80%(0.4インチ)を回復した
ことになる。
“ミクロファイバ”という用語はこゝで、約100μ以下
の平均直径、好ましくは約0.5〜約50μ、より好ましく
は約4〜約40μの平均直径を有し、溶融した熱可塑性物
質を複数の通常円形である小径ダイキャピラリを通じ溶
融糸として押出し、通常空気である高粘性気体流を加え
て溶融糸を細めその径を上記の範囲内に減じることによ
って作成し得る小径繊維を意味するものとして使われ
る。
こゝで用いる“不織ウェブ”という用語は、識別可能な
反復パターンで相互に織り込まれた個々の繊維つまり糸
の構造を生じる織り方法を使わずに形成されたウェブ
(帯)状物質を意味する。不織布は従来、例えば溶融吹
出し法、スパンボンド法、フィルム穿孔法及びステープ
ル繊維カーディング(梳毛)法によって形成されてい
る。
こゝで用いる“スチレン半体(moiety)”は次式で表わ
されるモノマー単位を意味する: こゝで用いる“ポリ(エチレン−ブチレン)”とう用語
は、次式で表わされる重合体セグメントを意味する: 但しx,y,nは正の整数。
こゝで用いる“ポリスチレン”という用語は、次式で表
わされる重合体セグメントを意味する。
但しnは正の整数。
特に指示、定義またはその他の方法で制限されていなけ
れば、こゝで用いる“重合体”や“重合体樹脂”という
用語は一般に、ホモポリマー、例えばブロック、グラフ
ト、ランダム及び交互共重合体等の共重合体、三重体
(ターポリマー)他を含むがこれらに限定されない。ま
た、他に特に制限されなければ、“重合体”や“重合体
樹脂”という用語は物質の可能な全ての幾何的配置を含
むものである。こうした配置には、アイソタクチック、
シンジオタクチック及びランダム対称を含むがこれらに
限定されない。
こゝで用いる“粘性”という用語は、周知のHagen Pois
euilleの式を使って計算された値を意味する: 但しpi=3.14… ΔP=押出キャピラリを通じた圧力降下。
R=押出キャピラリの半径。
Q=押出キャピラリを通じた押出しの体積速度(処理
量)。
L=押出キャピラリの長さ。
D=溶融重合体の密度で、こゝでは全ケース0.8g/cm3
仮定してある。
こゝで用いる“不活性”細め用気体は、溶融吹出しされ
る物質を劣化させない非酸化気体である。
(実施例) 本発明の方法及び押出成形可能組成物は、例えば押出や
型成形法等適切な方法によってエラストメリックウェブ
またはその他の製品に成形し得るエラストメリック繊維
等のエラストメリック質の形成において広い用途を持
つ。しかし、特に好ましい方法は繊維を吹出し溶融し
て、繊維質の不織エラストメリックウェブを形成するも
のである。
溶融吹出し法は一般に、熱可塑性の重合体樹脂を溶融吹
出しダイの複数の小径キャピラリを通じ、押出される糸
とほゞ同じ方向に流れる加熱気体流内へ溶融糸として押
出し、押出された糸が細められすなわち引張られるかま
たは引延ばされ、それらの径を繊維好ましくはミクロフ
ァイバのサイズに減じることを含む。こうして形成され
たミクロファイバは、気体流によってダイの近くから運
び去られる。気体流は、真空ボックス上を移動するスク
リーンベルトやスクリーンドラム等の多孔性部材に指し
向けられ、気体搬送繊維が多孔性部材の表面に衝突して
そこに集められ、凝集性の繊維質不織布を形成する。溶
融吹出しダイ装置は通常多孔性の収集部材に対し、収集
面の移動方向を実質上横断する方向に延びている。ダイ
装置はダイの横断サイズに沿って直線状に配置された複
数の小径キャピラリを含み、ダイの横断サイズは製造す
べき繊維質不織布の所望巾とほゞ同じ長さである。つま
り、ダイの横断サイズは、ダイキャピラリの直線状配列
によって決まる寸法である。一般に、キャピラリの径は
約0.01〜約0.02インチ、例えば約0.0145〜約0.018イン
チである。ダイ面の直線1インチ当り、約5〜約50個の
キャピラリが設けられる。一般に、キャピラリの長さは
約0.05〜約0.20インチ、例えば約0.113〜約0.14インチ
である。溶融吹出しダイは横断方向に、約30〜約60強イ
ンチの長さ延長し得る。上記した直線状のキャピラリ配
置のため、溶融吹出しダイは通常キャピラリの近傍にお
いて、隣接するキャピラリ間に残った金属の薄く比較的
脆い部分によってのみ一体に保持されている。従って、
極端な圧力にさらされるとダイが裂開もしくは破損する
ため、キャピラリを通じて押出されるときに溶融熱可塑
性重合体樹脂の粘性を制御することが重要である。この
ため少くともかかる多くのダイでは、ダイチップのキャ
ピラリ内における溶融熱可塑性重合体の約300ゲージpsi
を越えず、特に約200ゲージpsi以下とするのが好まし
い。
前出des MaraisとJonesの特許で当業者によって記され
ているように、商標KRATON GのA−B−A′ブロック
共重合体の粘性は大き過ぎ、上記した一般的な押出温度
及び圧力範囲内における純粋なつまりそのままの形での
それら物質の溶融裂開を伴わない押出成形は、不可能で
ないとしても非常に困難である。純粋な商標KRATON G
物質の押出成形における困難を解消するため、des Mara
isとJonesは、Shell Chemical社から商標KRATON Gで
市販されているようなエラストメリックなA−B−A′
ゴム樹脂と脂肪性化学物質との混合物を使って、KRATON
G物質の押出成形を容易化することを発見した。しか
し彼等は、その混合物から得られた溶融吹出し繊維フィ
ルムまたはウェブの所望な特性を達成するため、脂肪性
化学物質を押出成形品から浸出する必要があったとも述
べている。
こうした教示に対し、0重量%より大きく約90重量%ま
での1種以上のポリオレフィンと少くとも約10重量%の
所定のA−B−A′エラストメリック樹脂との混合物
は、適切つまり有効な高温及び高圧の条件下で押出して
溶融吹出し可能で、エラストメリックフィルム及び繊維
質のエラストメリック不織ウェブ等の満足し得るエラス
トメリック物質を与え得ることが見い出されている。材
料は好ましくは、ポリエチレンが混合物中のポリオレフ
ィンとして使われるときは少くとも約125℃、ポリプロ
ピレンが混合物中のポリオレフィンとして使われるとき
は少くとも約175℃の温度、例えば少くとも約290〜約34
5℃、特に少くとも約300〜335℃の温度でダイキャピラ
リを通じて押出される。
使用し得るA−B−A′エラストメリック物質は一般に
A−B−A′ブロック共重合体を含み、AとA′はそれ
ぞれポリ(ビニル・アレン)等のスチレン半体を含む熱
可塑性重合体の末端ブロックだが、一部の実施例におい
てAはA′と同じ熱可塑性重合体の末端ブロックでもよ
く、またBはエラストメリックなポリ(エチレン−ブチ
レン)重合体の中間ブロックである。AとA′の末端ブ
ロックは、ポリスチレンまたは例えばポリ(アルファ−
メチルスチレン)等のポリスチレン同族体を含む物質の
群から選択されるのが好ましい。こうした一般型の物
質、つまりKRATON G 1650とKRATON G 1652はdes
Maraisの米国特許No.4,323,534とJonesの同No.4,355,42
5、更にKRATON GX 1657も記している前出Shell Chemi
cal社の文献中に開示されている。飽和または実質上飽
和したポリ(エチレン−ブチレン)の次式で表わされる
中間ブロック“B": 但しx,y,nは正の整数、及びそれぞれ次式で表わされる
ポリスチレンの末端ブロック“A"と“A′": 但しnは正の整数でAとA′で同じでも異っていてもよ
い、を有する市販のエラストメリックなA−B−A′ブ
ロック共重合体はS−EB−Sブロック共重合体とも呼ば
れ、例えばShell Chemical社から商標KRATON G,KRATON
G 1650,KRATON G 1652及びKRATON GX 1657で
入手できる。
上記KRATON G樹脂のShell Chemical社から発表されて
いる74゜Fでの代表的な特性の要約を、下記の第1表に
示す。
ASTM方法D412−引張試験ジョーの分離速度10インチ
/分。 トルエン溶液から取り出されたフィルム上で求めら
れる一般特性。 純粋な重合体濃度、20%w。 両末端ブロック(A+A′)の分子量の合計対中間
ブロックBの分子量の比。例えばKRATON G−1650の場
合、両末端ブロック(A+A′)の分子量の合計はA−
B−A′ブロック共重合体の分子量の28%。
一般に、ブロック樹脂は、本発明の方法で使われる温度
で分離をつないだり架橋する重合体セグメントを含まな
いものでなければならない。何故ならかかる物質は、溶
融した押出成形可能な組成物がそこを通じて押出されね
ばならない小径のキャピラリを詰まらせたり、あるいは
劣化し過ぎ満足できない製品を形成し易いからである。
驚くべきことに、本発明ではポリオレフィンの高い含有
量においても、例えば添加物を最終製品から添加物を除
去する浸出等の後形成処理を必要とせずに、エラストメ
リック特性を有する繊維質の不織布を形成できることが
見い出された。
押出成形可能組成物を混合するのに使われるポリオレフ
ィンは、A−B−A′ブロック共重合体と混合されこゝ
で限定される高圧及び高温条件の適切な組併せ下に置か
れると、混合した状態でA−B−A′ブロック共重合体
と押出成形可能なものでなければならない。特に、好ま
しいポリオレフィン物質には、エチレン共重合体、プロ
ピレン共重合体及びブテン共重合体を含むポリエチレ
ン、ポリプロピレン及びポリブテンが含まれる。2種以
上のポリオレフィンの混合物を用いてもよい。特に好ま
しいポリエチレン、U.S.I.Chemical社から商標Petrothe
neNa601で入手し得る。(こゝではPE Na601とも称す
る。)特に好ましいポリプロピレンは、The Himont社か
ら商標PC−973で入手し得る。
U.S.I.Chemical社から得られる情報は、Na601がホット
メルト接着材とコーティングの分野で使われる低分子
量、低密度のポリエチレンであると述べている。またU.
S.I.は、Na601が次の公称値を有する:(1)ASTM D
3236に従って測定したBrookfield粘性(cP)が150℃
で8,500、190℃で3,300;(2)ASTM D 1505に従って
測定した密度が0.903g/cm3;(3)ASTM D 1238に従
って測定した等価溶融指数が2,000g/10分;(4)ASTM
E 28に従って測定したリング及びボール軟化点が10
2℃;(5)ASTM D 638に従って測定した引張強度が
850psi;(6)ASTM D 638に従って測定した伸張率が
90%;(7)剛性係数TFが−34℃で(45,000);及び
(8)貫通硬度(mmの10分の1単位)が77゜Fで3.6。
Na601は約4,600の数値平均分子量(Mn);は約22,400の
重量平均分子量(Mw);及び約83,300のZ平均分子量
(Mz)を有すると考えられる。Na601の多分散度(Mw/M
n)は約4.87である。
Mnは次式で計算される: Mwは次式で計算される: Mzは次式で計算される: 但しMw=サンプル中の個々の分子の各分子量、 及びn=一定の分子量Mwを持つ一定サンプル中の分子
量。
Himontによって記されたHimont PC−973ポリプロピレンの一般特性は、ASTM D 792に
従って測定した密度が約0.900g/cm3である。ASTM D
1238、条件Lに従って得られた溶融吹出し速度は約35g/
10分。PC−973の他の特性は、ASTM D 638に従って測
定した引張強度は約4,300psi;ASTM D 790、Bに従っ
て測定したたわみ係数が約182,000psi;及びASTM D 7
85Aに従って測定したRockwell硬度、Rスケールが約93
である。PC−973は約40,100の数値平均分子量(Mn);
約172,000の重量平均分子量(Mw);及び約674,000のZ
平均分子量(Mz)を有するものと考えられる。PC−973
の多分散度(Mw/Mn)は約4.29である。
混合物は通常、少くとも約20〜約95重量%のブロック共
重合体と少くとも約5〜約80重量%のポリオレフィンを
含む。例えば、混合物は少くとも約30〜約90重量%のブ
ロック共重合体と少くとも約10〜約70重量%のポリオレ
フィンを含み得る。好ましくは、混合物が少くとも約50
〜約90重量%のブロック共重合体と少くとも約10〜約50
重量%のポリオレフィンを含む。例えば、混合物は約50
〜約70重量%のブロック共重合体と約30〜約50重量%の
ポリオレフィンを含む。1つの好ましい混合物は、約60
重量%のブロック共重合体と約40重量%のポリオレフィ
ンを含む。
好ましい高温での押出成形と混合物中における所定ポリ
オレフィンの存在が、純粋なつまりそのままのA−B−
A′ブロック共重合体の粘性と比べ混合物の粘性を減少
させ、繊維及びミクロファイバの溶融吹出しで使用でき
る押出成形可能な組成物を形成する。しかし、ブロック
共重合体樹脂とポリオレフィンは、過剰な連鎖の分離や
熱または酸化による劣化を伴わずに、本発明の方法で使
われる押出温度を維持できなければならない。この点に
関し、押出成形可能組成物による酸化劣化度は、溶融吹
出し工程で不活性ガスを細め用気体流として使うことに
よって減少されるものと考えられる。また上記の酸化劣
化度は、押出成形機による処理前に、使用樹脂の原料ペ
レットを不活性ガスで覆うことによっても減められるも
のと考えられる。押出成形中にブロック共重合体の蒙る
酸化劣化量が細め用気体流として不活性ガスを使って減
少できるという事実は一般に、空中と窒素中で実施され
たKRATON GX 1657ブロック共重合体樹脂の熱重量分析
によって裏付けられている。これらの分析において、空
気中で加熱されたKRATON GX 1657ブロック共重合体樹
脂のサンプルは約307℃で質量損を生じ始めたのに対
し、窒素中で加熱された比較サンプルは約375℃になっ
て質量損を生じ始めた。これらの結果は、空中で加熱し
たサンプルへの酸化劣化の影響が、不活性あるいは少く
とも非酸化性の細め用気体流を使って、高い細め用気体
温度での細め工程中における押出成形可能組成物の劣化
を制限すること及び/又は不活性あるいは少くとも非酸
化性のガスを使って、原料ペレットを覆うことで回避も
しくは減少されることを示していると考えられる。
次に、同じ参照番号が同じ構造または同じ処理工程を示
す図面、特に本発明によるエラストメリック不織ウェブ
を形成する装置を概略的に示す第1図を参照すると、
(a)少くとも約10重量%のA−B−A′ブロック共重
合体、但し“A"と“A′”は共にポリ(ビニル・アレ
ン)等のスチレン半体を含む熱可塑性重合体の末端ブロ
ックで、“B"はエラストメリックなポリ(エチレン−ブ
チレン)の中間ブロック、及び(b)A−B−A′ブロ
ック共重合体と混合され、高温及び高温条件の有効な組
合せ下に置かれると、A−B−A′ブロック共重合体と
ともに混合状態で押出成形可能である0重量%より多く
約90重量%までのポリオレフィンの混合物(不図示)
が、例えばペレットの形で押出成形機12のホッパー10に
供給される。混合物の構成要素はペレットまたはその他
の形で供給し得る。構成要素(つまりペレット)はホッ
パー10中にある間、不活性または少くとも非酸化性ガス
によって覆うことができる。これは、ホッパー10中にあ
る混合物の通常大気との接触を減じるとともに、押出形
成機12内に引き込まれる気体が酸素を含む通常大気でな
く不活性ガスになる可能性を高めることによって、混合
物に対する酸化劣化の影響を減少させると考えられる。
混合物は通常、少くとも約20〜約95重量%のブロック共
重合体と少くとも約5〜約80重量%のポリオレフィンを
含む。例えば、混合物は約30〜約90重量%のブロック共
重合体と約10〜70重量%のポリオレフィンを含み得る。
好ましくは、混合物が約50〜90重量%のブロック共重合
体と約10〜50重量%のポリオレフィンを含む。例えば、
混合物は約50〜70重量%のブロック共重合体と約30〜50
重量%のポリオレフィンを含み得る。以下に記す幾つか
の例では、約60重量%のブロック共重合体と約40重量%
のポリオレフィンを含む。
混合物の温度は通常の加熱装置(不図示)によって、混
合物を溶融するように押出成形機12内で高められ、また
押出成形機内に位置した回転ネジ(不図示)の与圧作用
によって混合物に圧力が加えられ、混合物を押出成形可
能な組成物に形成する。混合物は、ポリエチレンが混合
物中のポリオレフィンとして使われるときは少くとも約
125℃、ポリプロピレンが混合物中のポリオレフィンと
して使われるときは少くとも約175℃の温度、例えば少
くとも約290〜345℃、特に少くとも約300〜約335℃の温
度に加熱されるのが好ましい。次いで、押出成形可能組
成物は回転ネジの与圧作用で溶融吹出ダイ14に向かう。
押出成形可能組成物の温度は、溶融吹出ダイ14内でも通
常の加熱装置(不図示)によって維持される。溶融吹出
ダイ14は一般に、本方法で形成すべき不織ウェブ18の巾
16にほゞ等しい距離だけ延びている。組成物の押出成形
に影響を及ぼす高温及び高圧条件の組合せは、広い範囲
で変化する。例えば、より高い温度ではより低い圧力で
も満足できる押出速度が得られ、またより高い押出圧力
ではより低い温度でも満足できる押出速度が得られる。
溶融吹出ダイ14が押出成形機12からの押出成形可能組成
物を受取る押出スロット20を含むことは、第3図に最も
明瞭に示してある。押出成形可能組成物は押出スロット
20と複数の小径キャピラリ22を通過した後、第2図に最
も明瞭に示すごとくダイ14のチップ24を横切って延びる
直線状の形でダイ14を出、溶融糸26としてキャピラリ22
から現われる。好ましくは、押出成形可能組成物がダイ
チップ24内の小形キャピラリ22を通じ上記の温度範囲内
において、押出成形機12の回転ネジから加わる約300ゲ
ージpsi以下、例えば約20〜約250ゲージpsiの圧力で押
出成形可能である。特に、約50〜約250ゲージpsi、例え
ば約125〜約225ゲージpsiの圧力で押出成形可能であ
る。これらの値を越える圧力は一部のダイ14を裂開また
は破損させる恐れがある。一般に、押出成形可能組成物
はダイ14のキャピラリ22を通じ、少くとも約0.02〜約1.
7強g/キャピラリ/分、例えば少くとも約0.1〜約1.25g/
キャピラリ/分の速度、特に少くとも約0.3〜約1.1g/キ
ャピラリ/分の速度で押出される。
またダイ14は細め用気体入口28,30を含み、これらに細
め用気体源32,34から加熱・与圧された細め用気体(不
図示)が供給される。加熱・与圧細め用気体は入口28,3
0からダイ14に入り、第3図中矢印36,38で示した通路を
辿って2つの室40,42と狭い通路つまりギャップ44,46を
通過し、ダイ14のキャピラリ22から出る押出成形糸26を
収縮させる。室40,42は、加熱細め用気体が室40,42から
出て気体通路44,46を通過し、ダイ14から出る細め用気
体の流れ(不図示)を形成するように設計されている。
例えば、加熱細め用気体は約100〜約400℃、特に約200
〜約350℃の温度で供給できる。また、加熱細め用気体
は約0.5〜約20ゲージpsi、特に約1〜約10ゲージpsiで
供給できる。
ダイ14のダイ先端部52と協働して室40,42及び通路44,46
を画成するエアプレート48,50の位置は、細め用気体通
路44,46の巾54を広げたり狭くするようにダイ先端部52
に対して調整でき、一定の時間に空気通路44,46を通過
する細め用気体の体積がその速度を変えずに変更可能で
ある。さらに、エアプレート48,50は上下にも調整で
き、後で詳述するような“凹状”のダイチップ構成また
は凸状の“突出”ダイチップ構成を与える。一般に、通
常一定で約0.20インチ以下の空気通路巾と組合せて、約
20ゲージpsiより低い圧力の細め用気体を用いるのが好
ましい。実質上連続的ミクロファイバを製造したいな
ら、細め用気体の速度はより低くし、空気通路のギャッ
プはより広くするのが一般に好ましい。
細め用気体の2つの流れは1つの気体流となるように合
流し、直線状に配置されたキャピラリ22から出るとき溶
融糸26を連行して、キャピラリ22の直径より小さい径の
繊維に細めるか、あるいはその細め度に応じて小径のミ
クロファイバ(同じく26で示す)に細める。一般に、細
め用気体は少くとも約100〜約400℃、例えば少くとも約
200〜約350℃の温度、及び少くとも約0.5〜約20ゲージp
si、例えば約1〜約10ゲージpsiの圧力で溶融糸26に与
え得る。気体搬送ミクロファイバ26は細め用気体の作用
により、第1図の実施例ではローラ57によって通常の方
法で駆動される多孔性無端ベルト56である収集装置上に
吹付けられる。
第1図は、ベルト56の表面上における実質上連続的なミ
クロファイバ26の形成を示している。しかし、ミクロフ
ァイバ26は第5図に示すように、細め用気体の速度、温
度及びそれが空気通路を通過する体積を一定の時間間隔
で変化させることによって実質上不連続状に形成するこ
ともできる。無端ベルト以外の他の多孔性装置を使って
もよい。多孔性ベルト56はその表面の下方で両ローラ57
間に位置した1つ以上の真空ボックス(不図示)を含ん
でもよい。ミクロファイバ26は、第1図中矢印58で示し
た方向に回転するベルト56の表面上に、繊維質の不織エ
ラストメリックウェブ18として集められる。真空ボック
スは、ベルト56の表面に対するミクロファイバ26の保持
を助ける。一般に、溶融吹出ダイ14のダイ先端部52のチ
ップ24は、マイクロファイバ26がその上に集められる多
孔性無端ベルト56の表面から約4〜約24インチ離れてい
る。こうして集められ絡まれたミクロファイバ26は密集
つまり凝集した繊維質の不織エラストメリックウェブ18
を形成し、該ウェブ18が一対のピンチローラ60,62によ
って多孔性無端ベルト56から取り除かれ、これら一対の
ピンチローラはウェブ18の絡んだ繊維を一体状に押圧し
てウェブ18の一本性を増す。その後、ウェブ18は通常の
装置により、貯蔵用の巻取ローラ(不図示)に運ばれ
る。あるいは、巻取ローラによってウェブ18を直接ベル
ト56から取り除いてもよい。また、超音波打出し装置
(不図示)や、例えば加熱カレンダとアンビルロール
(不図示)の間に形成された加圧ニップ等その他の打出
し装置で、ウェブ18をパターン打出ししてもよい。
次に第3図を参照すると、溶融吹出ダイはベース部64
と、該ベース部64のほゞ中心から延びたダイ先端部52を
含むことが明らかである。中心に位置したダイ先端部52
は、ダイ14のダイ先端部52のチップ24を形成する“ナイ
フエッジ状”尖端へ向かって内側に先細りしている。稼
動時にダイ14が耐え得る押出圧力を増すため、ベース部
64とダイ先端部52は押出スロット20と押出キャピラリ22
を取り囲む単一の金属ブロックから形成されるのが好ま
しい。ダイ14は上記した2枚のエアプレート48,50も含
み、これらのエアプレートは通常の手段でダイ14のベー
ス部64に固着されている。エアプレート48はダイ14のダ
イ先端部52と協働し、室40及び細め用空気通路つまりギ
ャップ44を画成する。エアプレート50はダイ先端部52と
協働し、室42及び空気通路つまりギャップ46を画成す
る。エアプレート48,50はそれぞれエアプレートリップ6
6,68に終端している。第3図に示した構成において、ダ
イ14のダイ先端部52のチップ24を形成するナイフエッジ
状尖端は、エアプレートリップ66,68で形成される面よ
り内側に凹んでいる。この構成における両リップ66,68
で形成される面とダイ先端部52のチップ24との間の垂直
距離は、当業者によって“負の凸状”または“凹状”ダ
イチップ構成とも呼ばれている。第4図に示すように、
ダイ14のダイ先端部52のチップ24が両エアプレート48,5
0のリップ66,68で形成される面を越えて外側に突き出る
ように構成されると、この構成は当業者によってダイ先
端部52のチップ24の“正の突出”と呼ばれている。以下
論ずる例において、ダイ先端部52のチップ24が両エアプ
レート48,50のリップ66,68で形成される面に対し凹んで
いるとき、そのダイ尖端部52の“突出”距離はマイナス
の数字で示す。他方、ダイ先端部52のチップ24が両エア
プレート48,50のリップ66,68で形成される平面を越えて
突き出るように構成されている場合、そのダイチップの
“突出”距離はプラスの数字で示す。各例における正負
いずれのダイチップ“突出”値も、両エアプレート48,5
0のリップ66,68で形成される面と、ダイ14のダイ先端部
52のチップ24を形成するナイフエッジ状尖端との間の垂
直距離を測定して得られた。すなわち、チップ尖端24と
両リップ66,68で形成される面との間の最短距離として
定義される。また、他に指示されなければ、こゝで用い
る“エアギャップまたは巾”という語は、空気通路44,4
6いずれかの垂直すなわち最小巾54のことである。両通
路の巾は通常、等しくなるように構成される。
場合によっては、不織エラストメリックウェブ18として
収集される前の押出成形糸26中に、1種以上の固体物質
の離散粒子を入れたいこともある。例えば、綿繊維、木
材パルプ繊維、ポリエステル繊維またはその他の種類の
繊維等1種以上の繊維や粒状物を、糸26内に入れたいこ
とがある。2種以上のそれら繊維や粒状物を入れること
もできる。これは、第5図に70で概略的に示したような
配分装置を使って達成できる。数種の配分装置が当業者
には周知であり、その中の1つはAnderson等の米国特許
No.4,100,432に開示された装置で代表される。同特許の
開示内容は、参照によってこゝに含められる。第5図
は、マイクロファイバ26の形成後に、非エラストメリッ
ク繊維または流状物72の流れがミクロファイバ26の流れ
中へほゞ一様に注入されることを示している。ミクロフ
ァイバ26の流れ全体に対してほゞ一様な非エラストメリ
ック繊維26の分布は、非エラストメリック繊維72を含む
2次気体流(不図示)とミクロファイバ26の流れとの合
流によって達成されるのが好ましい。この合流を行なう
装置は、非エラストメリック繊維のマットまたは芯78を
個々の非エラストメリック繊維72に分離する複数の歯76
を持った通常のピッカロール74を含む。ピッカロール74
に供給される非エラストメリック繊維78のマットまたは
芯は、(エラストメリック繊維とパルプ繊維の2成分混
合物が所望なら)パルプ繊維のシート、(エラストメリ
ックイ繊維とステープル繊維の2成分混合物が所望な
ら)ステープル繊維のマットまたは芯、あるいは(エラ
ストメリック繊維、パルプ繊維及びステープル繊維の3
成分混合物が所望なら)パルプ繊維のシートとステープ
ル繊維のマットまたは芯の両方とし得る。1種以上のス
テープル繊維及び/又は1種以上のパルプ繊維のその他
の組合せとしてもよい。非エラストメリック繊維72のシ
ートまたは芯は、ローラ装置80によってピッカロール74
に供給される。ピッカロール74の歯76がシートまたはマ
ット78を分離状の非エラストメリック繊維72に分離した
後、個々の非エラストメリック繊維72が形成ダクトまた
はノズル82を介してエラストメリック繊維の溶融吹出流
26の方へ運ばれる。ハウジング84がピッカロール74を取
り囲み、ハウジング84とピッカロール74の表面間に通路
つまりギャップ86を与える。気体(不図示)、好ましく
は空気がガスダクト88を介し、ピッカロール74の表面と
ハウジング84間の通路つまりギャップ86に供給される。
ガスダクト88は、形成ダクトまたはノズル82と通路86の
接合点90近傍で通路86に合流するのが好ましい。気体
は、非エラストメリック72をピッカロール74の歯76から
形成ダクトまたはノズル82を通り、ピッカロール74の歯
74に近い速度で搬送する媒体として機能するのに充分な
量で供給される。
非エラストメリック繊維72を満足し得る速度に維持する
補助として、形成ダクトまたはノズル82は、その縦軸が
形成ダクトまたはノズル82のギャップ86との接合点90に
おけるピッカロール74の表面に対して接線方向の平面に
ほゞ平行となるように配置されるのが望ましい。この配
置の結果、非エラストメリック繊維72の形成ダクトまた
はノズル82の壁に対する衝突によって非エラストメリッ
ク繊維72の速度は実質上変らない。非エラストメリック
繊維72がマットまたはシート78からの分離後もピッカロ
ール74の歯76に接触し続けるなら、形成ダクトまたはノ
ズル82の軸を、非エラストメリック繊維72がピッカロー
ル74の歯76から離れる地点での非エラストメリック繊維
72の速度方向と一致するように適宜調整し得る。所望な
ら、ピッカロール74の歯76からの非エラストメリック繊
維72の解離を、与圧気体例えば空気をダクト92から加え
て助けてもよい。
形成ダクトまたはノズル82のダイチップ24に対する高さ
94は、共成形品の特性を変化させるように調整し得る。
また、ノズル82のチップ98のダイチップ24からの距離96
も、最終共成形品に変化をもたらす。これらの高さ94と
距離96の値は、ミクロファイバ26に加えられる物質に応
じても変えられる。形成ダクトまたはノズル82のピッカ
ロール74に沿った巾と、形成ダクトまたはノズル82がピ
ッカロール74から延びた長さ100も、溶融吹出ミクロフ
ァイバ26の流れ全体に対する非エラストメリック繊維72
の最適な分布を得る上で重要である。好ましくは、形成
ダクトまたはノズル82の長さ100を、装置設計が許容す
る限り短くすべきである。長さ100は通常、ピッカロー
ル74の半径にほゞ等しい最小長に制限される。また好ま
しくは、形成ダクトまたはノズル82の巾がピッカロール
74に供給されるシートまたはマット78の巾を越えるべき
でない。
第5図はさらに、非エラストメリック繊維72を運ぶ気体
流がミクロファイバ26の流れの移動方向に対し、両気体
流の合流点でほゞ直交する方向に移動するのが好ましい
ことを示している。両気体流を他の角度で合流させても
よい。非エラストメリック繊維72を運ぶ気体流の速度は
通常、ミクロファイバ26を細める気体流の速度より小さ
くなるように調整される。これによって合流・統合した
両気体流は、ミクロファイバ26の流れとほゞ同じ方向に
流れる。実際上、両気体流の合流は、非エラストメリッ
ク繊維72の流れがミクロファイバ26の流れ中に引き込ま
れる吸引効果と似た方法で達成されるのが好ましい。ま
た、両気体流間の速度差は、非エラストメリック繊維72
が乱流状でミクロファイバ26内に統合され、非エラスト
メリック繊維72がミクロファイバ26と完全に混合される
ようなものであるのが好ましい。一般に、両気体流間の
速度差が増大すると、非エラストメリック繊維72はミク
ロファイバ26内へより均一に統合される一方、両気体流
間の速度差の減少は一般に、ミクロファイバ26内で非エ
ラストメリック繊維72が集中する領域を生じ易い。一般
的に生産速度を高めるためには、ミクロファイバ26の流
れを連行して細める気体流が高い初期速度、例えば約20
0〜約1,000フィート/秒を持ち、非エラストメリック繊
維72を運ぶ気体流が低い初期速度、例えば約50〜約200
フィート/秒を持つようにするのが好ましい。勿論、押
出成形糸26を連行してエラストメリックミクロファイバ
へ細める気体流は、溶融吹出ダイ14の空気通路44,46を
出た後直ちに膨張し、速度が減少する。
上記のごとく、非エラストメリック繊維72の流れがミク
ロファイバ26の流れに合流・統合し、非エラストメリッ
ク繊維72を溶融吹出繊維26の流れ全体へほゞ一様に分布
することで、ミクロファイバ26と非エラストメリック繊
維72の複合流10が形成される。非エラストメリック繊維
72がミクロファイバ26内に統合される時点で、ミクロフ
ァイバ26は半溶融で粘着性があり、このような状態で非
エラストメリック繊維72はミクロファイバ26内へ機械的
に絡まれるだけでなく、通常ミクロファイバ26へ熱的に
結合される。しかし、非エラストメリック繊維72の統合
時点でミクロファイバ26が半溶融していず粘着性がない
と、非エラストメリック繊維72はミクロファイバ26内へ
機械的に絡まるだけである。
ミクロファイバ26と非エラストメリック繊維72の複合流
102を、全体にわたってほゞ一様に分布され且つ所望な
らウェブ18のミクロファイバ26に結合された非エラスト
メリック繊維72を有するエラストメリックミクロファイ
バ26の繊維質不織エラストメリックウェブ18に変換する
ため、収集装置が複合流102の経路中に位置する。収集
装置は第1図に関連して述べた回転ベルト56とし得、そ
の上に複合流102が衝突してウェブ18を形成する。好ま
しくは、回転ベルトの外表面が多孔性で、回転ベルトは
その外表面に対する複合流102の保持を助ける通常の真
空装置(不図示)を含む。他の収集装置も当業者にとっ
て周知で、回転ベルト56に代えて使うことができ、例え
ば多孔性の回転ドラム装置を使える。その後、ウェブ18
は第1図に示したのと同等な装置の一対のニップローラ
(不図示)によってベルト56から取り除かれる。次い
で、ウェブ18は通常の装置で貯蔵用の巻取ローラ(不図
示)に運ばれる。あるいは、巻取ローラによってウェブ
18を直接ベルト56から取り除いてもよい。
共成形される繊維質不織エラストメリックウェブに所望
の特性に応じウェブは、例えば(a)少くとも約10重量
%のA−B−A′ブロック共重合体、但し“A"と
“A′”はそれぞれスチレン半体を含む熱可塑性重合体
の末端ブロックで、“B"はエラストメリックなポリ(エ
チレン−ブチレン)の中間ブロック、から成り、(b)
A−B−A′ブロック共重合体と混合され、高温及び高
圧条件の有効な組合せ下に置かれると、A−B−A′ブ
ロック共重合体とともに混合状態で押出成形可能である
0重量%より多く約90重量%までのポリオレフィンを含
むミクロファイバ等、こゝで限定される少くとも約20重
量%のミクロファイバの繊維質不織エラストメリックウ
ェブと、(2)該繊維質不織エラストメリックウェブの
全体にわたってほゞ一様に分布された0重量%より多く
約80重量%までの少くとも1種の非エラストメリック繊
維とを含み得る。繊維質不織エラストメリックウェブ
は、上記の混合範囲の任意内でブロック共重合体/ポリ
オレフィンの混合物から形成できる。さらに、非エラス
トメリック繊維は共成形ウェブの約30〜約70重量%、特
に約50〜約70重量%で形成可能である。
ピッカロール74を通常の粒状物注入系で置き換え、各種
の粒状物を含む繊維質不織エラストメリックウェブ18を
作製してもよい。共成形繊維と粒状物質の組合せを、繊
維質不織エラストメリックウェブ18へ形成される前のミ
クロファイバ26へ加えることもできる。
こゝで論じる各例の全体を通じ、本発明の広い利用可能
性を示すため、各種溶融吹出ダイと押出成形機の構成を
さまざまな組合せにおいて用いた。参照し易くするた
め、溶融吹出ダイ及び押出成形機の個々の細目を次の第
II,III表に示す: 溶融吹出ダイは高圧ダイである。溶融吹出ダイと押出成
形機の各組合せが参照され、例えば表示“A2"は溶融吹
出ダイ“2"と組合せて押出成形機“A"を用いたことを意
味する。
例 I 第4図に示した方式を用い、ポリスチレンの“A"及び
“A′”末端ブロック及びポリ(エチレン−ブチレン)
の“B"中間ブロックを有する60重量%のA−B−A′ブ
ロック共重合体(Shell Chemical社から商標KRATON GX
1657で入手)と、40重量%のポリオレフィン(U.S.I.
Chemical社から商標PE Na601で入手)との混合物から形
成された溶融吹出ミクロファイバに綿織物を複合するこ
とによって、繊維質の不織エラスティックウェブを形成
した。
繊維質不織エラスティックウェブの溶融吹出しは、こゝ
で定義された押出成形機/ダイ構成A1を通して材料の混
合物を押出すことによって達成された。混合物はキャピ
ラリを通じ、約314.4℃の温度、約1.36g/キャピラリ/
分の速度で押出した。ダイチップで混合物に加わる押出
圧力は200ゲージpsiと測定され、ダイキャピラリ中の混
合物に対して約153poiseの粘性を与えた。ダイチップの
構成は、キャピラリ列の各側に細め用空気通路を形成す
る両エアプレートのリップ外表面の平面から約0.090イ
ンチ凹むように(−0.090のダイチップ突出)を調整し
た。両エアプレートは、押出キャピラリの各側に1つづ
つ計2つの細め用空気通路が約0.067インチのエアギャ
ップつまり巾を持つ通路を形成するように調整した。
尚、この例Iで用いた空気通路またはギャップの構成は
第3図に示した構成と比べ、ダイ先端部52で形成される
角度、つまりキャピラリ22が二分する角度が90度で、従
ってエアギャップ44,46が領域40,42においてよりもダイ
先端部52のチップ24近くで広いという点でわずかに異
る。すなわち、このダイ構成のエアギャップ44,46は、
細め用空気が矢印36,38で示す方向に進むにつれ、狭く
ならずに広がる。混合物を溶融吹出しするための成形空
気は、約341.1℃の温度、約4ゲージpsiの圧力で空気通
路に供給した。こうして成形された溶融吹出繊維が、ダ
イチップから約11インチ離れた成形スクリーンに向かっ
て吹付けられた。
第5図に示された通常の共成形方式を用い、米国ニュー
ヨーク州のCotton社から入手し且つ約1.5インチの長さ
を持つ漂白綿繊維を、成形スクリーン上に被着される前
の溶融吹出しミクロファイバの流れに混入した。綿繊維
はまずRando Webberのマット形成装置によって、約75g/
m2の近似基本重量を持つマットに形成した。このマット
は、ピッカロールの表面から約0.005インチ離れて位置
したピッカロール用送りロールで、ピッカロールに供給
した。ピッカロールは約3,000rpm(回転/分)で回転さ
せ、繊維搬送空気を約4ゲージpsiの圧力でピッカロー
ルに供給した。共成形装置のノズルの溶融吹出ミクロフ
ァイバ流に対する位置は、実測しなかった。しかし、共
成形装置のノズルは溶融吹出ダイのダイチップ下方約2
インチ且つ後方約2インチに位置したと考えられる。こ
の手順は、約20インチの幅(装置横断方向)を持ち、約
70重量%のエラストメリックな溶融吹出マイクロファイ
バと約30重量%の綿繊維から成る繊維質の不織エラスト
メリックウェブを与えた。
例Iの手順で作成された繊維質不織ウェブの巾3イン
チ、長さ5インチのサンプルを、装置方向と装置横断方
向両方について伸張試験した。装置方向の試験は、20イ
ンチ巾のウェブからカットし、装置横断方向が3イン
チ、装置方向が5インチのサンプルに対し実施した。各
サンプルは約3インチの初期ジョー設定値を持つInstro
n Model 1122試験装置の長さ方向に沿って置き、150%
つまり非伸張サンプルの長さの1.5倍になるまで、すな
わち50%の伸張率で、約10インチ/分の速度により伸張
した。150%長に達するのに必要な荷重(g)を測定
し、サンプルを150%長(50%伸張率)に1分間維持し
た。1分間の終了時、サンプルの長さを150%長(50%
伸張率)に維持するのに必要な荷重(g)を測定した
後、サンプルの長さを非伸張サンプルの初期長の150%
から200%につまり2倍になるまで、すなわち100%の伸
張率へ増加した。200%長に達するのに必要な荷重
(g)を測定し、サンプルを200%長に1分間維持し
た。第2の1分間の終了時、サンプルの長さを200%長
(100%伸張率)に維持するのに必要な荷重(g)を測
定した。その後、全負荷をサンプルから取り除き、サン
プルの永久変形率を測定した。(仮定の例示として、3
インチのサンプルが3.3インチに戻れば、永久変形率は1
0%、つまり0.3/3.0となる。)永久変形率の測定後、破
断(すなわち裂開)するまでサンプルを伸張し、破断に
至るサンプルの伸張時に受けたピーク荷重と破断時にお
けるサンプルの伸張率を測定した。破断時の伸張率は、
サンプルの非伸張長さの比率として記録した。例えば、
非伸張長さ3インチのサンプルが9インチで破断すれ
ば、その破断時の伸張率は200%である。
これらの結果を下記の第IV表に示す。同表から、1分間
の待ち時間後の荷重減少が各ケースで生じ、ピーク荷重
は100%伸張率における初期荷重と近いことが明らかで
あろう。物質のエラストメリック特性を有意に理解する
ためには、サンプルが置かれた伸張率と材料が保持して
いる永久変形量の両方を知るのが重要であるから、これ
らの結果はサンプルのエラストメリック特性を実証する
ものである。
例 II ポリスチレンの“A"及び“A′”末端ブロック及びポリ
(エチレン−ブチレン)の“B"中間ブロックを有する90
重量%のA−B−A′ブロック共重合体(Shell Chemic
al社から商標KRATON GX 1657で入手)と、10重量%の
ポリオレフィン(U.S.I.Chemical社から商標PE Na 601
で入手)との混合物を溶融吹出しして繊維質の不織エラ
スティックウェブを形成した。
繊維質不織エラスティックウェブの溶融吹出しは、こゝ
で定義された押出成形機/ダイ構成B4を通して材料の混
合物を押出すことによって達成された。混合物はキャピ
ラリを通じ、約322.8℃の温度、約0.36g/キャピラリ/
分の速度で押出した。ダイチップで混合物に加わる押出
圧力は450ゲージpsiと測定された。ダイチップの構成
は、キャピラリの各側に成形空気通路を形成する両エア
プレートのリップ外表面の平面を越えて約0.010インチ
出るように(0.010インチのダイチップ突出)調整し
た。両エアプレートは、押出キャピラリの各側に1つづ
つ計2つの成形空気通路が約0.060インチ巾つまりギャ
ップの空気通路を形成するように調整した。混合物を溶
融吹出しするための成形空気は、約335.6℃の温度、約
1.5ゲージpsiの圧力で空気通路に供給した。混合物の粘
性はキャピラリ内で651poiseと算定された。こうして成
形された溶融吹出繊維が、実測しなかったがダイチップ
から約12インチ離れているものと考えられる成形スクリ
ーン上に対して吹付けられた。
例 III ポリスチレンの“A"及び“A′”末端ブロック及びポリ
(エチレン−ブチレン)の“B"中間ブロックを有する80
重量%A−B−A′ブロック共重合体(Shell Chemical
社から商標KRATON GX 1657で入手)と、20重量%のポ
リオレフィン(U.S.I.Chemical社から商標PE Na 601で
入手)との混合物を溶融吹出しして繊維質の不織エラス
ティックウェブを形成した。
繊維質不織エラスティックウェブの溶融吹出しは、こゝ
で定義された押出成形機/ダイ構成B4を通して材料の混
合物を押出すことによって達成された。混合物はキャピ
ラリを通じ、約322.8℃の温度、約0.43g/キャピラリ/
分の速度で押出した。ダイチップで混合物に加わる押出
圧力は472ゲージpsiと測定された。ダイチップの構成
は、キャピラリの各側に空気通路を形成する両エアプレ
ートのリップ外表面の平面を越えて約0.010インチ出る
ように(0.010インチのダイチップ突出)調整した。両
エアプレートは、押出キャピラリの各側に1つづつ計2
つの空気通路が約0.060インチ巾つまりギャップの空気
通路を形成するように調整した。混合物を溶融吹出しす
るための成形空気は、約325.0℃の温度、約2.0ゲージps
iの圧力で空気通路に供給した。混合物の粘性はキャピ
ラリ内で572poiseと算定された。こうして成形された溶
融吹出繊維が、実測しなかったがダイチップから約12イ
ンチ離れているものと考えられる成形スクリーン上に対
して吹付けられた。
例 IV ポリスチレンの“A"及び“A′”末端ブロック及びポリ
(エチレン−ブチレン)の“B"中間ブロックを有する70
重量%のA−B−A′ブロック共重合体(Shell Chemic
al社から商標KRATON GX 1657で入手)と、30重量%の
ポリオレフィン(U.S.I.Chemical社から商標PE Na 601
で入手)との混合物を溶融吹出しして繊維質の不織エラ
スティックウェブ形成した。
繊維質不織エラスティックウェブの溶融吹出しは、こゝ
で定義された押出成形機/ダイ構成B4を通して材料の混
合物を押出すことによって達成された。混合物はキャピ
ラリを通じ、約322.8℃の温度、約0.43g/キャピラリ/
分の速度で押出した。ダイチップで混合物に加わる押出
圧力は375ゲージpsiと測定された。ダイチップの構成
は、キャピラリの各側に空気通路を形成する両エアプレ
ートのリップ外表面の平面を越えて約0.010インチ出る
ように(0.010インチのダイチップ突出)調整した。両
エアプレートは、押出キャピラリの各側に1つづつ計2
つの空気通路が約0.060インチ巾つまりギャップの空気
通路を形成するように調整した。混合物を溶融吹出しす
るための成形空気は、約325.0℃の温度、約2.0ゲージps
iの圧力で空気通路に供給した。混合物の粘性はキャピ
ラリ内で454poiseと算定された。こうして成形された溶
融吹出繊維が、実測しなかったがダイチップから約12イ
ンチ離れているものと考えられる成形スクリーン上に対
して吹付けられた。
例 V ポリスチレンの“A"及び“A′”末端ブロック及びポリ
(エチレン−ブチレン)の“B"中間ブロックを有する70
重量%のA−B−A′ブロック共重合体(Shell Chemic
al社から商標KRATON GX 1657で入手)と、30重量%の
ポリオレフィン(U.S.I.Chemical社から商標PE Na 601
で入手)との混合物を溶融吹出しして繊維質の不織エラ
スティックウェブを形成した。
繊維質不織エラスティックウェブの溶融吹出しは、こゝ
で定義された押出成形機/ダイ構成B4を通して材料の混
合物を押出すことによって達成された。混合物はキャピ
ラリを通じ、約322.2℃の温度、約0.64g/キャピラリ/
分の速度で押出した。ダイチップで混合物に加わる押出
圧力は480ケージpsiと測定された。ダイチップの構成
は、キャピラリの各側に空気通路を形成する両エアプレ
ートのリップ外表面の平面を越えて約0.010インチ出る
ように(0.010インチのダイチップ突出)調整した。両
エアプレートは、押出キャピラリの各側に1つづつ計2
つの空気通路が約0.060インチ巾つまりギャップの空気
通路を形成するように調整した。混合物を溶融吹出しす
るための成形空気は、約324.4℃の温度、約4.5ゲージps
iの圧力で空気通路に供給した。混合物の粘性はキャピ
ラリ内で391poiseと算定された。こうして成形された溶
融吹出繊維が、実測しなかったがダイチップから約12イ
ンチ離れているものと考えられる成形スクリーン上に対
して吹付けられた。
例 VI ポリスチレンの“A"及び“A′”末端ブロック及びポリ
(エチレン−ブチレン)の“B"中間ブロックを有する60
重量%のA−B−A′ブロック共重合体(Shell Chemic
al社から商標KRATON GX 1657で入手)と、40重量%ポ
リオレフィン(U.S.I.Chemical社から商標PE Na 601で
入手)との混合物を溶融吹出しして繊維質の不織エラス
ティックウェブを形成した。
繊維質不織エラスティックウェブの溶融吹出しは、こゝ
で定義された押出成形機/ダイ構成B4を通して材料の混
合物を押出すことによって達成された。混合物はキャピ
ラリを通じ、約323.9℃の温度、約0.36g/キャピラリ/
分の速度で押出した。ダイチップで混合物に加わる押出
圧力は240ゲージpsiと測定された。ダイチップの構成
は、キャピラリの各側に空気通路を形成する両エアプレ
ートのリップ外表面の平面を越えて約0.010インチ出る
ように(0.010インチのダイチップ突出)調整した。両
エアプレートは、押出キャピラリの各側に1つづつ計2
つの空気通路が約0.060インチ巾つまりギャップの空気
通路を形成するように調整した。混合物を溶融吹出しす
るための成形空気は、約334.4℃の温度、約1.5ゲージps
iの圧力で空気通路に供給した。混合物の粘性はキャピ
ラリ内で347poiseと算定された。こうして成形された溶
融吹出繊維が、実測しなかったがダイチップから約12イ
ンチ離れているものと考えられる成形スクリーン上に対
して吹付けられた。
例 VII ポリスチレンの“A"及び“A′”末端ブロック及びポリ
(エチレン−ブチレン)の“B"中間ブロックを有する60
重量%のA−B−A′ブロック共重合体(Shell Chemic
al社から商標KRATON G 1652で入手)と、40重量%の
ポリオレフィン(U.S.I.Chemical社から商標PE Na 601
で入手)との混合物を溶融吹出しして繊維質の不織エラ
スティックウェブを形成した。
繊維質不織エラスティックウェブの溶融吹出しは、こゝ
で定義された押出成形機/ダイ構成B4を通して材料の混
合物を押出すことによって達成された。混合物はキャピ
ラリを通じ、約323.9℃の温度、約0.36g/キャピラリ/
分の速度で押出した。ダイチップで混合物に加わる押出
圧力は220ゲージpsiと測定された。ダイチップの構成
は、キャピラリの各側に空気通路を形成する両エアプレ
ートのリップ外表面の平面を越えて約0.010インチ出る
ように(0.010インチのダイチップ突出)調整した。両
エアプレートは、押出キャピラリの各側に1つづつ計2
つの空気通路が約0.060インチ巾つまりギャップの空気
通路を形成するように調整した。混合物を溶融吹出しす
るための成形空気は、約335.0℃の温度、約1.5ゲージps
iの圧力で空気通路に供給した。混合物の粘性はキャピ
ラリ内で318poiseと算定された。こうして成形された溶
融吹出繊維が、実測しなかったがダイチップから約12イ
ンチ離れているものと考えられる成形スクリーン上に対
して吹付けられた。
例 VIII ポリスチレンの“A"及び“A′”末端ブロック及びポリ
(エチレン−ブチレン)の“B"中間ブロックを有する60
重量%のA−B−A′ブロック共重合体(Shell Chemic
al社から商標KRATON GX 1657で入手)と、40重量%の
ポリプロピレン(Himont社から商標PC−973で入手)と
の混合物を溶融吹出しして繊維質の不織エラスティック
ウェブを形成した。
繊維質不織エラスティックウェブの溶融吹出しは、こゝ
で定義された押出成形機/ダイ構成B4を通して材料の混
合物を押出すことによって達成された。混合物はキャピ
ラリを通じ、約324.4℃の温度、約0.32g/キャピラリ/
分の速度で押出した。ダイチップで混合物に加わる押圧
出力は380ゲージpsiと測定された。ダイチップの構成
は、キャピラリの各側に空気通路を形成する両エアプレ
ートのリップ外表面の平面を越えて約0.010インチ出る
ように(0.010インチのダイチップ突出)調整した。両
エアプレートは、押出キャピラリの各側に1つづつ計2
つの空気通路が約0.060インチ巾つまりギャップの空気
通路を形成するように調整した。混合物を溶融吹出しす
るための成形空気は、約337.8℃の温度、約2.0ゲージps
iの圧力で空気通路に供給した。混合物の粘性はキャピ
ラリ内で619poiseと算定された。こうして成形された溶
融吹出繊維が、実測しなかったがダイチップから約12イ
ンチ離れているものと考えられる成形スクリーン上に対
して吹付けられた。
比較例 IX ポリスチレンの“A"及び“A′”末端ブロック及びポリ
(エチレン−ブチレン)の“B"中間ブロックを有する10
0重量%のA−B−A′ブロック共重合体組成物(Shell
Chemical社から商標KRATON GX 1657で入手)を溶融
吹出しして繊維質の不織エラスティックウェブを形成し
た。
繊維質不織エラスティックウェブの溶融吹出しは、こゝ
で定義された押出成形機/ダイ構成B4を通して材料の組
成物を押出すことによって達成された。組成物はキャピ
ラリを通じ、約324.4℃の温度、約0.32g/キャピラリ/
分の速度で押出した。ダイチップで組成物に加わる押圧
出力は、(圧力プローブの目盛を越えたため)505ゲー
ジpsiより大きいと測定された。ダイチップの構成は、
キャピラリの各側に空気通路を形成する両エアプレート
のリップ外表面の平面を越えて約0.010インチ出るよう
に(0.010インチのダイチップ突出)調整した。両エア
プレートは、押出キャピラリの各側に1つづつ計2つの
空気通路が約0.060インチ巾つまりギャップの空気通路
を形成するように調整した。組成物を溶融吹出しするた
めの成形空気は、約337.8℃の温度、約2.0ゲージpsiの
圧力で空気通路に供給した。組成物の粘性はキャピラリ
内で823(オフスケール)psiより大きいと算定された。
これは、圧力プローブの目盛を越えてしまったからであ
る。こうして成形された溶融吹出繊維が、実測しなかっ
たがダイチップから約12インチ離れているものと考えら
れる成形スクリーン上に対して吹付けられた。
第V表に、上記例2〜9で使われた変数をまとめて示
す。
第V表の脚注: =こゝで定義されたもの =A=KRATON GX 1657(Shell) B=ポリオレフィンPE Na601(U.S.I.) C=KRATON G 1652(Shell) D=ポリプロピレンPC−973(Himont) 90A/10B=90重量%のAと10重量%のBとの混合 =g/キャピラリ/分 =℃ =キャピラリでのゲージpsi =負値は凹状のダイチップ構成を示す、インチ =インチ =℃ =ゲージpsi10 =poise11 =インチ、実測せず 例2,3及び6〜9で成形された繊維質不織ウェブのエラ
ストメリック特性を測定した。70%のKRATON GX 1657
/30%のポリエチレン混合物(例4または5)について
もデータを得たが、そのデータがどちらの例のものであ
るか確かでない。データは例4に関わるものと考えられ
るので、そう記録してある。この仮定が誤りなら、デー
タは例5に関わる。試験はInstron引張試験器型式1122
を用いて行ない、各サンプルを5インチ/分の速度で、
100%つまり装置方向の最初の非伸張長さの200%にまで
伸張し、次いでサンプルを非伸張状態に戻した。この手
順を4回繰り返した後、各サンプルを破断または引裂か
れるまで伸張した。各サンプルは2インチ巾(装置横断
方向)、5インチ長(装置方向)で、試験器の初期ジョ
ー分離は1インチとした。サンプルは試験器に長さ方向
に沿って置いた。この結果得られたデータを以下の第VI
表に示す。
第VI表の脚注: 2インチ巾サンプル当りのg表示で、2回の反復測
定の平均値として記録。平均値は次式に基き100g/m2
材料に規格化した: インチ・ポンド表示で、2回の反復測定の平均値と
して記録。平均値は上記脚注1の式に基き100g/m2の材
料に規格化した。 サンプルの非伸張長さに対する比率で、他に指示し
てなければ、2回の反復測定の平均値として記録。 最初の非伸張サンプル長さに対する増加比率で、2
回の反復測定の平均値として記録。例えば、100%は最
初の非伸張サンプル長さの2倍に等しい。 1回の測定のみ 追加の例X〜XVIを実施した。これらの各例X〜XVIで用
いた変数を第VII表に要約する。
第VII表の脚注: =こゝで定義されたもの =A=KRATON GX 1657(Shell) B=ポリオレフィンPE Na601(U.S.I.) 90A/10B=90重量%のAと10重量%のBとの混合 =g/キャピラリ/分 =℃ =キャピラリでのゲージpsi =負値は凹状のダイチップ構成を示す、インチ =インチ =℃ =ゲージpsi10 =poise11 =インチ、近似値 第V表の例4〜6を第VII表の例10〜16と比較すると、
異る押出圧力延いては異る重合体粘性が、他の点ではほ
ゝ同等な例から生じていることを示している。これらの
粘性差は、KRATON GX 1657ブロック共重合体のあるロ
ット、ロットAを例2〜6,8及び9で用いたのに対し、
例10〜16ではKRATON GX 1657ブロック共重合体の異る
ロット、ロットBを用いたことによると思われる。これ
らの点を考慮し、一般に重合体の粘性が低いほど溶融流
量(MFR)が高いことから、KRATON GX 1657ブロック
共重合体のロットA及びロットBの溶融流量をASTM規格
D−1238に基き、2,160gの荷重を用い320℃で試験し
た。これらの試験結果を以下の第VIII表に示す。 第 VIII 表 ロットA ロットB MFR1 98 148 第VIII表の脚注: =g/10分 例10〜16に詳述したプロセスで形成された繊維質不織エ
ラストメリックウェブの装置方向に沿った伸張特性を、
各材料につき2インチ巾(装置横断方向)と5インチ長
(装置方向)を得て試験した。各サンプルはInstron型
式1122試験器に長さ方向に沿って置き、初期のジョー分
離を1インチに設定した。次に、サンプルを装置方向つ
まり長さ方向に10インチ/分の速度で伸張し、各サンプ
ルを装置方向に100%だけ伸張するのに必要な荷重
(g)、すなわち各サンプルを装置方向に沿ってその非
伸張長さの2倍に伸張するのに必要な荷重(g)を求め
た(L100)。その後、各サンプルを装置方向に破断する
まで伸張し、破断時点における装置方向に沿ったサンプ
ルの伸張率(EB)を、サンプルの装置方向に沿った非伸
張長さに対する比率として測定した。サンプルを破断す
るまで伸張したときに受けたピーク荷重(PL)も測定し
た。以下の第IX表に示すL100とPLの結果は、次式を用い
て100g/m2の基本重量を有する繊維質不織布に規格化し
た: 第IX表の脚注: =2インチ巾のサンプルに関するg、100g/m2のサン
プルに対して規格化 =装置方向の非伸張長さに対する比率 =2インチ巾のサンプルに関するg、100g/m2のサン
プルに対して規格化 第V表を検討すると、押出成形可能組成物の粘性は組成
物中のポリオレフィン含有量の増加につれ減少すること
が一般に示されている。この事実を更に強調するため、
第V表の粘性を以下の第X表に抽出再生する。
第X表の結果とその他の前記データは、押出成形可能組
成物の粘性はポレオレフィン含有量の増加につれ急速に
減少することを明らかに実証している。さらに驚くべき
ことに、それらのデータは、押出成形可能組成物から形
成された不織ウェブのエラストメリック特性が、ブロッ
ク共重合体だけから形成された不織ウェブの弾性にほゞ
近いことも実証している。事実、押出成形可能組成物か
ら形成された不織材料の弾性は、高いポリオレフィン含
有量においても充分満足できるものである。
例 XVII ポリスチレンの“A"及び“A′”末端ブロック及びポリ
(エチレン−ブチレン)の“B"中間ブロックを有する50
重量%のA−B−A′ブロック共重合体(Shell Chemic
al社から商標KRATON G 1652で入手)と、50重量%の
ポリブテン(Amoco社から商標Indopol L−14で入手)と
の混合物を溶融吹出しして繊維質の不織エラスティック
ウェブを形成した。
Amoco社の文献は、Amocoのポリブテンは主なる高分子量
のモノオレフィン(95%〜100%)と残部のイソパラフ
ィンから成るイソブチレン−ブテン共重合体系であると
記している。Amoco社の文献に記されたL−14ポリブテ
ンの代表的な特性を以下の第XI表に示す。
繊維質不織エラスティックウェブの溶融吹出しは、0.75
インチ径のBrabender押出成形機により、ダイチップの
直線1インチ当り20個の押出キャピラリを有する溶融吹
出ダイを通じ材料の混合物を押出成形して行なった。す
なわち、こゝで定義された押出成形機/ダイ構成B3を用
いた。各キャピラリは約0.0145インチの直径、約0.113
インチの長さであった。混合物はキャピラリを通じ、約
204℃の温度、約0.53g/キャピラリ/分の速度で押出し
た。ダイチップで混合物に加わる押出圧力は40ゲージps
i以下と測定された。ダイチップの構成は、キャピラリ
の各側に空気通路を形成する両エアプレートのリップ外
表面の平面を越えて約0.010インチ突き出るように調整
した。両エアプレートは、押出キャピラリの各側に1つ
づつ計2つの空気通路が約0.060インチ巾つまりギャッ
プの空気通路を形成するように調整した。混合物を溶融
吹出しするための成形空気は、約204℃の温度、約1ゲ
ージpsiの非常に低い測定されなかった圧力で空気通路
に供給した。混合物の粘性はキャピラリ内で約39poise
と算定された。
例XVIIの過程中かなりの量の煙が生じた。これは、押出
温度が第XI表に示したL−14材料の引火点より高かった
ゝめ、L−14材料が気化したことによると考えられる。
過剰な煙発生で、例XVIIの手順では何も収集されなかっ
た。
そこで、押出温度を160℃に減じ、例XVIIIを実施した。
例 XVIII ポリスチレンの“A"及び“A′”末端ブロック及びポリ
(エチレン−ブチレン)の“B"中間ブロックを有する50
重量%のA−B−A′ブロック共重合体(Shell Chemic
al社から商標KRATON G 1652で入手)と、50重量%の
ポリブテン(Amoco社から商標Indopol L−14で入手)と
の混合物を溶融吹出しして繊維質の不織エラスティック
ウェブを形成した。
繊維質不織エラスティックウェブの溶融吹出しは、0.75
インチ径のBrabender押出成形機により、ダイチップの
直径1インチ当り20個の押出キャピラリを有する溶融吹
出ダイを通じ材料の混合物を押出成形して行なった。す
なわち、こゝで定義された押出成形機/ダイ構成B3を用
いた。各キャピラリは約0.0145インチの直径、約0.113
インチの長さであった。混合物はキャピラリを通じ、約
160℃の温度、約0.53g/キャピラリ/分の速度で押出し
た。ダイチップで混合物に加わる押出圧力については測
定しなかった。ダイチップの構成は、キャピラリの各側
に空気通路を形成する両エアプレートのリップ外表面の
平面を越えて約0.010インチ突き出るように調整した。
両エアプレートは、押出キャピラリの各側に1つづつ計
2つの空気通路が約0.060インチ巾つまりギャップの空
気通路を形成するように調整した。混合物を溶融吹出し
するための成形空気は、約160℃の温度、約1ゲージpsi
の非常に低い測定されなかった圧力で空気通路に供給し
た。混合物の粘性は、押出圧力を測定しなかったので算
定できなかった。こうして成形された溶融吹出繊維が、
実測しなかったがダイチップから約12インチ離れている
ものと考えられる成形スクリーン上に対して吹付けられ
た。
押出温度の204℃から160℃への低下が煙の発生量を減少
させ、繊維質の不織エラストメリックウェブが首尾よく
作製された。
装置横断方向に2インチ巾、装置方向に5インチ長のサ
ンプルを、初期のジョー分離が1インチのInstron型式1
122試験器へ長さ方向に沿って置き、5インチ/分の速
度で破断するまで伸張した。破断までサンプルを伸張す
る間に受けたピーク荷重は328gと測定された。破断時の
エネルギーは2.01インチ・ポンドと測定され、破断時の
伸張率はサンプルの非伸張長さに対する比率で406%と
測定された。破断時におけるピーク荷重とエネルギーの
記録結果は、第VI表の脚注1に示した式を用いて100g/m
2の値に規格化した。
例XVIIIに従って得られた材料の別の装置横断方向2イ
ンチ巾、装置方向5インチ長のサンプルを、先のサンプ
ルの破断伸張率の75%に伸張した。そのサンプルは、初
期のジョー分離が1インチのInstron型式1122へ長さ方
向に沿って置き、5インチ/分の速度で伸張した。すな
わち、406%伸張率の75%つまり305%はサンプルを伸張
した。次いでサンプルを非伸張状態に弛緩し、上記の手
順を3回繰り返した。その後、破断するまでサンプルを
伸張した。この試験の結果を以下の第XII表に示す。 第 XII 表 伸長回数 荷 重 エネルギ 伸張率% 1 295 1.24 305% 2 259 0.92 305% 3 236 0.82 305% 4 219 0.75 305% 253 1.29 420% 第XII表の脚注: =g,100g/m2のサンプルに規格化 =インチ・ポンド,100g/m2のサンプルに規格化 =非伸張サンプルの比率。例えば、100%はサンプル
の非伸張長さの2倍を意味する。
第XII表は、例XVIIIの繊維質不織エラストメリックウェ
ブが満足し得る伸張特性を実証したが、Indopol L−14
ポリブテンを含まない同等材料より一般に低い引張強度
を持つことを示している。
KRATON G 1652/L−14混合物を商業的に可能な処理量
(押出速度)で溶融吹出しし得る範囲を求める手っ取り
早い方法として、KRATON G 1652とL−14両方の各種
量の混合物を調整し、各混合物の溶融流量特性を求め
た。一般に、ASTM試験手順D−1238,条件E(190℃と2,
160g荷重)で求めて50g/キャピラリ/10分以上の溶融流
量値は、その混合物が商業規模で溶融吹出し可能なこと
を示しているので、一定混合物の溶融流量値を求めるこ
とが重要である。これら溶融流量試験の結果を、以下の
第XIII表に詳しく示す。
第XIII表の脚注: =重量% =重量% =ASTM D−1238,条件E(190℃;2,160g荷重) =温度が170℃に維持される点を除き上記脚注と同
=温度が150℃に維持される点を除き上記脚注と同
じ 第XIII表の結果は、KRATON G 1652/Indopol L−14の
混合物はそれが50重量%のIndopol L−14を含む場合、
約170℃の温度において商業的に可能な処理速度で溶融
吹出し可能なことを示している。
さらに別の例XIX〜XXIIIを実施した。これらの各例XIX
〜XXIIIで用いた変数を第XIV表に要約する。
第XIVの脚注: =こゝで定義されたもの =A=KRATON GX 1657(Shell) B=ポリオレフィンPE Na601(U.S.I.) 90A/10B=90重量%のAと10重量%のBとの混合 =g/キャピラリ/分 =゜F =キャピラリでのゲージpsi =負値は凹状のダイチップ構成を示す、インチ =インチ =゜F =ゲージpsi10 =poise11 =インチ、実測でない近似値 全てがこゝで定義した押出成形機/ダイ構成B3を用いた
例19〜23において、押出温度、押出圧力、空気温度及び
空気圧力は実施できる限り一定に維持した。従って第XI
V表を参照すると、ポリオレフィン材料の重量%が増す
につれ、キャピラリ内の混合物の粘性が急激に減少し、
それに伴って押出(処理)速度が上昇することが明らか
である。
混合物中におけるポリオレフィン含有量の増加がその混
合物から成形された繊維質の不織エラストメリックウェ
ブに及ぼす影響をさらに調べるため、例19〜23で形成さ
れた繊維質不織ウェブの各サンプルの破断特性における
伸張率、ピーク荷重及びエネルギーを、装置横断方向巾
が2インチ、装置方向長さが5インチのサンプル5個を
各ウェブから得て測定した。5個のサンプルは各々、In
stron引張試験器型式TMへ長さ方向に沿って置き、初期
のジョー分離を1インチとした。次いで各サンプルを5
インチ/分の速度で伸張し、サンプルを破断するまで伸
張するのに必要な荷重(g)を求めた。これらの結果を
以下の第XV表に示す。
第XV表の脚注: =g/m2 =2インチサンプル当りのg =インチ・グラム =非伸張サンプル長さに対する比率、つまり100%は
最初のサンプル長さの2倍に等しい。 =平 均 =標準偏差 =85g/m2値に規格化した値 これらのデータは一般に、Na601ポリエチレンの量が増
すにつれ、材料の引張強度が増大することを示してい
る。さらに、ポリエチレン量の増加は材料の破断時にお
ける伸張率を減じる傾向にある。しかし、70重量%のNa
601ポリエチレン含有量でも、破断時に200%の伸張率が
得られている。
別のサンプルグループ,すなわち以下の例24〜30を、第
3ロット,ロットC,のKRATON GX 1657に各種量のポリ
プロピレン材料を混合して形成した。
さらに別の例XXIV〜XXXを実施した。これらの各例XXIV
〜XXXの処理条件を以下の第XVI表に要約する。
第XVI表の脚注: =こゝで定義されたもの =A=KRATON GX 1657(Shell),ロットC D=ポリプロピレンPC−973(Himont) E=ポリプロピレンEpolene N−15ワックス(Eastm
an) 90A/10B=90重量%のAと10重量%のBとの混合 =g/キャピラリ/分 =℃ =キャピラリでのゲージpsi =負値は凹状のダイチップ構成を示す,インチ =インチ =℃ =ゲージpsi10 =poise11 =インチ、近似値 例24,25,26,27及び29で形成された繊維質不織ウェブの
弾性特性を測定した。試験はInstron引張試験器型式112
2を使って行ない、各サンプルを5インチ/分の速度で1
00%つまり最初の非伸張装置方向長さの200%にまで伸
張した後、サンプルを非伸張状態に戻した。この手順3
回繰り返してから、各サンプルを破断または引裂かれる
まで伸張した。各サンプルは2インチ巾(装置横断方
向)、3インチ長さ(装置方向)で、試験器の初期ジョ
ー分離は1インチに設定した。サンプルは試験器へ長さ
方向に沿って置いた。こうして得られたデータを以下の
第XVII表に示す。
第XVII表の脚注: 2インチ幅サンプル当りのポンド表示で、他に指示
されてなければ4回の反復測定の平均値として記録。平
均値は次式に基き100g/m2の材料に規格化した: インチ・ポンド表示で、他に指示されてなければ4
回の反復測定の平均値として記録。平均値は上記脚注
の式に基き100g/m2の材料に規格化した。 最初の非伸張サンプル長さに対する増加比率で、他
に指示されてなければ4回の反復測定の平均値として記
録。例えば、100%は最初の非伸張サンプル長さの2倍
に等しい。 5個の複製サンプルの平均値。
高圧が生じることと圧力の広い変動は、ポリプロピレン
材料が恐らく固化し初めていることを示しているので、
例28,29及び30はポリプロピレン材料を使用する場合の
下限を例示している。従って、圧力変動に伴う混合物の
不規則な動きが予測される。例25で生じた32poiseとい
う低い粘性に、特に注意すべきである。
本発明の不織エラストメリックウェブは、100%エラス
トメリック繊維から成るものであれまたは例えばエラス
トメリック及びその他の繊維と共成形された混合物から
成るものであれ、それ自体でまたは他の材料と結合され
て使われる弾力化生地を与える点で巾広い用途がある。
潜在的な用途として、使い捨ての衣類や物品、つまり繰
り返し洗濯して再使用する代りに1回または数回使った
ら処分する衣類や物品がある。
例I〜XXXでエラストメリック不織ウェブに成形された
材料混合物は、適切つまり有効な高温・高圧条件でフィ
ルムに押出成形して、満足し得るエラストメリックフィ
ルムを与えることもできる。この場合材料はフィルムダ
イを通じ、ポリエチレンが混合物中のポリオレフィンと
して使われるなら少くとも約125℃、ポリプロピレンが
混合物注のポリオレフィンとして使われるなら少くとも
約175℃の温度、例えば少くとも約290〜約345℃、特に
少くとも約300〜約335℃の温度で押出されるのが好まし
い。
好適な高い押出温度と混合物中における所定のポリオレ
フィンの存在が、純粋なつまりそのままのA−B−A′
ブロック共重合体の粘性と比べて混合物の粘性を減少さ
せ、本発明のエラストメリックフィルムを成形するのに
使用できる押出成形可能組成物へと混合物を形成する。
但し、ブロック共重合体樹脂とポリオレフィンは共に、
過剰な連鎖の分断や加増な熱または酸化による劣化を伴
わずに、本発明の方法で使われる押出温度に耐えられね
ばならない。この点に関し、押出成形可能組成物が耐え
るべき酸化による劣化度は、使用する樹脂の原料ペレッ
トを、押出成形機によるそれらの処理前に不活性ガスで
覆うことによって減少し得ると考えられる。原料ペレッ
トを不活性ガスで覆えば押出成形時にブロック共重合体
が蒙る酸化劣化の量を減少し得るという事実は、空気中
と窒素中で実施されたKRATON GX 1657ブロック共重合
体樹脂の熱重量分析によって一般に裏付けられている。
これらの分析において、空中で加熱されたKRATON GX
1657ブロック共重合体のサンプルは約307℃で質量損を
生じ始めたのに対し、窒素中で加熱された比較サンプル
は約375℃になって質量損を生じ始めた。これらの結果
は、空中加熱サンプルに対する酸化劣化の影響が、原料
ペレットを不活性または少くとも非酸化性のガスで覆う
ことによって回避もしくは減少できることを示している
と言える。
本発明によってエラストメリックフィルムを形成する装
置を概略的に示した第6図を参照すれば、同図に示す如
く(a)少くとも約10重量%のA−B−A′ブロック共
重合体、但し“A"と“A′”は共にポリ(ビニル・アレ
ン)等のスチレン半体を含む熱可塑性重合体の末端ブロ
ックで、“B"はエラストメリックなポリ(エチレン−ブ
チレン)の中間ブロック、及び(b)A−B−A′ブロ
ック共重合体と混合され、高温及び高圧条件の有効な組
合せ下に置かれると、A−B−A′ブロック共重合体と
ともに混合状態で押出成形可能である0重量%より多く
約90重量%までのポリオレフィンの混合物(不図示)
が、例えばペレットの形で押出成形機212のホッパー210
に供給される。混合物の構成要素はペレットまたはその
他の形で供給し得る。構成要素(つまりペレット)はホ
ッパー210中にある間、不活性または少くとも非酸化性
ガスによって覆うことができる。これは、ホッパー210
中にある混合物の通常大気との接触を減じるとともに、
押出成形機212内に引き込まれる気体が酸素を含む通常
大気でなく不活性ガスになる可能性を高めることによっ
て、混合物に対する酸化劣化の影響を減少させると考え
られる。
混合物の温度は通常の加熱装置(不図示)によって、混
合物を溶融するように押出成形機212内で高められ、ま
た押出成形機内に位置した回転ネジ(不図示)の与圧作
用によって混合物に圧力が加えられ、混合物を押出成形
可能な組成物に形成する。混合物は、ポリエチレンが混
合物中のポリオレフィンとして使われるときは少くとも
約125℃、ポリプロピレンが混合物中のポリオレフィン
として使われるときは少くとも約175℃の温度、例えば
少くとも約290〜345℃、特に少くとも約300〜約335℃の
温度に加熱されるのが好ましい。組成物の押出成形を行
なわせる高温・高圧条件の組合せは、広い範囲にわたっ
て変化する。例えば、より高い温度ではより低い圧力で
も満足できる押出速度が得られ、またより高い押出圧力
ではより低い温度でも満足できる押出速度が得られる。
次いで、押出成形可能組成物は回転ネジの与圧作用でフ
ィルムダイ214に向かう。回転ネジの回転速度は、混合
物がフィルムダイ214内で少くとも約100ゲージpsi(ps
i,g)の圧力下に置かれるように調整される。好ましく
は、混合物がフィルムダイ214内で約100〜500psi,gの圧
力下に置かれる。例えば、混合物はフィルムダイ214内
で約200〜約350psi,g、特に約275〜約325psi,gの圧力下
に置き得る。押出成形可能組成物の高温は、フィルムダ
イ214内で通常の加熱装置(不図示)によって維持され
る。ダイ214は、本方法で成形すべきフィルム220の巾に
ほゞ等しい距離218だけ一般に延びたダイスロット開口2
16を有する。ダイ214のスロット216は通常調整可能なギ
ャップ222を有し、このギャップ222がダイ214のスロッ
ト216から押出成形される溶融材料224の厚さを制御す
る。溶融材料224はダイ214のスロット216を出た後、例
えば冷却水の浴226中で急冷することによって冷却され
る。第6図中矢印230の方向に回転する巻取ローラ228
が、溶融材料224のダイ214からの押出速度より速くなる
ように巻取ローラ228の周面速度が調整されているた
め、押出成形されたばかりの溶融材料224よりも薄い厚
さの最終的なエラストメリックフィルム製品220を収集
する。巻取ローラ228の周面速度が溶融材料224の押出速
度よりも大きい結果、溶融材料224はダイ214のスロット
216から出るとき、当該分野で知られているように伸張
されるつまり引下げられる。この溶融材料224の引下げ
は一般に、冷却水浴226が溶融材料224を冷却し引下げら
れたフィルムの寸法で硬化させるので、溶融材料224が
ダイ214から押出成形された後冷却水浴226内へ入る以前
に生じる。フィルム220は複数の搬送ローラ232を通過し
ながら冷却水浴226内を運ばれ、ローラ228に巻取られ
る。
引下げの速度に応じ、押出成形可能組成物は溶融材料22
4として押出成形され、約25mils以下の厚さ、好ましく
は約10mils以下で、例えば約3milsより小さい厚さを持
つエラストメリックフィルム220に形成される。
例 XXXI (1)ポリスチレンの“A"及び“A′”末端ブロックと
ポリ(エチレン−ブチレン)の“B"中間ブロックを有す
る60重量%のA−B−A′ブロック共重合体(Shell Ch
emical社から商標KRATON GX 1657で入手)、(2)30
重量%のポリエチレン(U.S.I.Chemical社から商標PE N
a601で入手)、及び(3)50重量%の二酸化チタンと50
重量%のポリプロピレンとの顔料混合物で、Ampacet社
から商標“White41171"で入手した10重量%の白濃縮物
を含む3成分混合物を、約140〜約210℃の温度で、対ネ
ジ式押出成形機No.60009と単ネジ式押出成形機No.60020
を備えたBaker−Perkins社製のかき混ぜ押出成形装置に
よって混合した。対ネジ式押出成形機は複合材料を単ネ
ジ式押出成形機へ送るように配置され、単ネジ式押出成
形機から複合材料の糸が押出成形され、水で急冷した後
小片に切断し、複合材料のペレットを得た。
次いでそれらのペレットを、約24:1の長さ/直径比を持
ち、それぞれ約200℃、約215℃及び約225℃に維持され
た3つの温度制御ゾーンを持つ0.75インチの径のBraben
der押出成形機を通じて供給し、押出成形した。3つの
温度制御ゾーン通過後、複合材料は、約235℃に維持さ
れた1つの温度制御ゾーンを持ち、約4インチ巾で、実
測はしなかったが1インチの千分の約25〜約50のギャッ
プつまり開口に設定されたと考えられるダイスロットを
持つフィルムダイに送られた。複合材料は、このスロッ
トを通じ溶融シートとして押出成形した。溶融シートは
その厚さを減少させるため巻取ローラの作用によって押
下げ、つまり伸張した後、冷却水の浴に通して急冷(冷
却)した。こうして成形したフィルムが巻取ローラ上に
収集された。高い粘着性のため、フィルムは自己接着
し、一体状にくっつこうとする傾向を示した。このため
フィルムは、隣接するフィルム層間にシリコーン被覆し
た剥離紙のシートを介在させて巻取ローラ上に収集し
た。
例 XXXII (1)ポリスチレンの“A"及び“A′”末端ブロックと
ポリ(エチレン−ブチレン)の“B"中間ブロックを有す
る70重量%のA−B−A′ブロック共重合体(Shell Ch
emical社から商標KRATON GX 1657で入手)、(2)20
重量%のポリエチレン(U.S.I.Chemical社から商標PE N
a601で入手)、及び(3)50重量%の二酸化チタンと50
重量%のポリプロピレンとの顔料混合物で、Ampacet社
から商標“White41171"で入手した10重量%の白濃縮物
を含む3成分混合物を、約140〜約210℃の温度で、対ネ
ジ式押出成形機No.60009と単ネジ式押出成形機No.60020
を備えたBaker−Perkins社製のかき混ぜ押出成形装置に
よって混合した。対ネジ式押出成形機は複合材料を単ネ
ジ式押出成形機へ送るように配置され、単ネジ式押出成
形機から複合材料の糸が押出成形され、水で急冷した後
小片に切断し、複合材料のペレットを得た。
次いでそれらのペレットを、約24:1の長さ/直径比を持
ち、それぞれ約200℃、約215℃及び約225℃に維持され
た3つの温度制御ゾーンを持つ0.75インチの径のBraben
der押出成形機を通じて供給し、押出成形した。3つの
温度制御ゾーン通過後、複合材料は、約235℃に維持さ
れた1つの温度制御ゾーンを持ち、約4インチ巾で、実
測はしなかったが1インチの千分の約25〜約50のギャッ
プつまり開口に設定されたと考えられるダイスロットを
持つフィルムダイに送られた。複合材料は、このスロッ
トを通じ溶融シートとして押出成形した。溶融シートは
その厚さを減少させるため巻取ローラの作用によって押
下げ、つまり伸張した後、冷却水の浴に通して急冷(冷
却)した。こうして成形したフィルムが巻取ローラ上に
収集された。高い粘着性のため、フィルムは自己接着
し、一体状にくっつこうとする傾向を示した。このため
フィルムは、隣接するフィルム層間にシリコーン被覆し
た剥離紙のシートを介在させて巻取ローラ上に収集し
た。
フィルムは、例XXXIとXXXIIに記した条件で首尾よく形
成された。しかし最初の試験的ラン時、フィルムは粘着
性が強く、自己接着して一体状にひっつこうとする傾向
を示し、ダイを通じた材料のサージ(不規則な動き)の
結果、非常に望ましい一様性とならなかった。このサー
ジの問題を解消しようとする初期の試みでは、温度制御
ゾーンの温度をそれぞれ10度下げた点を除き、例XXXIの
手順を用いた。この温度低下は、サージの問題を認め得
る効果をもたらさなかった。フィルムの収集能力を向上
させるものとして認められた1つの変更は、巻取ローラ
をダイに近づけ、急冷(冷却)水浴を通過するフィルム
の長さを短くすることであった。
例XXXIとXXXIIの手順で形成されたフィルムは、エラス
トメリック特性を持つことを実証した。装置方向(MD)
と装置横断方向(CDまたはTD)両方におけるエラストメ
リック特性を調べるため、1インチ巾(TD)、5インチ
長さ(MD)のサンプル5個をフィルムからカットして装
置方向の特性を測定し、1インチ巾(MD)、3インチよ
り大きい長さ(TD)のサンプル5個をフィルムからカッ
トして装置横断方向の特性を測定した。装置方向1イン
チ巾(MD)、装置横断方向5インチ長さ(TD)のサンプ
ルは、ダイスロットの巾つまりフィルムの最大可能巾が
4インチであったゝめ得られなかった。そこで、装置横
断方向の特性を測定するためのサンプルは、3インチよ
り大きいが4インチより長いものとした。
各サンプルは、初期のジョー分離が3インチのInstron
型式1122引張試験器へ長さ方向に沿って置き、50%伸張
率つまりその非伸張長さの1.5倍にまで伸張した。この
伸張度を得るのに必要な荷重を測定し、サンプルを1分
間50%伸張率に維持した後、サンプルを50%伸張率に維
持するのに必要な荷重を測定した。次に、サンプルの伸
張率を100%、つまりサンプルの非伸張長さの2倍に増
大し、100%伸張率を得るのに必要な荷重を測定した。
サンプルの100%伸張状態を1分間維持し、100%伸張率
に維持するのに必要な負荷を測定した。その後、サンプ
ルから荷重を1分間取り除き、1分間の負荷解放後サン
プル中に存在した永久変形率を測定した。3分及び5分
間の負荷解放後における永久変形率も測定した。その
後、破断するまでサンプルを伸張し、破断までサンプル
を伸張する間に受けたピーク荷重と破断時における伸張
率、つまりサンプルの非伸張長さに対する比率を測定し
た。こうして得られたデータを以下の第XVIII表に示
す。
第XVIII表の脚注: =mils,5回の反復測定の平均値 =g,5回の反復測定の平均値 =伸張前のサンプル長に対する比率、5回の反復測定
の平均値。例えば、10%の永久変形値は、1分間の荷重
解放後その伸張前のサンプル長の110%にサンプルが収
縮したことを意味する。 =g,破断までサンプルを伸張する間に受けた最大負
荷、5回の反復測定の平均値 =伸張前のサンプル長に対する比率、5回の反復測定
の平均値。例えば、200%という値は、サンプルがその
非伸張長さの3倍の長さで破断したことを意味する。
一般に、本発明のエラストメリックフィルムはブロック
共重合体とポリオレフィンの他、顔料(“White41171"
等)、可塑剤、酸化防止剤等周知の有用な添加剤を含ん
でもよいが、これらの添加物は通常フィルムの総重量に
対し約15%以下の少量で存在する。重要なこととして、
本発明によるフィルムの形成は、フィルムから侵出され
るかまたはその他の方法で除去されねばならない物質を
用いずに達成される。
以上本発明をその特定の好ましい実施例について詳述し
たが、上記開示の理解に基き、好ましい実施例の変更及
び変形を容易に考え得ることは当業者にとって明らかで
あろう。かかる変更及び変形も、発明つまり特許請求の
範囲に記載された範囲と精神内に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に従って不織エラストメリットウェブを
形成する方法の一実施例を示す斜視概略図である。 第2図はダイのキャピラリの直線状配置を示す第1図に
示された溶融吹出ダイの斜視図である。 第3図は第2図の2−2線に沿った第1図のダイの概略
断面図で、凹状ダイチップ構成のダイを示す。 第4図は第2図の2−2線に沿った第1図のダイの概略
断面図で、凸状ダイチップ突出構成のダイを示す。 第5図は概略断面図で、離散粒子、繊維またはその他の
物質を溶融材料の押出成形系内に、その不織布への成形
前に入れるのに使われる装置を示すために一部が破断さ
れている。 第6図は本発明によるエラストメリックフィルムを形成
する装置を示す概略図である。 第7図は第6図の7−7線から見た第6図のダイ装置の
平面図である。 12,212……押出成形機, 14……溶融吹出ダイ,18……不織布ウェブ, 22……キャピラリ,26……溶融糸, 28,30……細め用気体入口, 32,34……細め用気体源, 56……収集装置,72……非エラストメリック繊維, 214……フィルムダイ, 220……溶融フィルム, 226……冷却水浴, 228……巻取ローラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−33889(JP,A) 特開 昭62−28456(JP,A)

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ミクロファイバを含む繊維質の不織エラス
    トメリックウェブであって、該ミクロファイバが: 少くとも約10重量%のA−B−A′ブロック共重合体、
    但し“A"と“A′”はそれぞれスチレン半体を含む熱可
    塑性の末端ブロックで、“B"はエラストメリックなポリ
    (エチレン−ブチレン)の中間ブロック;及び A−B−A′ブロック共重合体と混合され、高温・高圧
    条件の有効な組合せ下に置かれると、A−B−A′ブロ
    ック共重合体とともに混合状態で押出成形可能な0重量
    %より多く約90重量%までのポリオレフィン;を含んで
    成る繊維質の不織エラストメリックウェブ。
  2. 【請求項2】ブロック共重合体の“A"及び“A′”末端
    ブロックが、ポリスチレンとポリスチレン同族体から成
    る群から選択された特許請求の範囲第1項記載のエラス
    トメリックウェブ。
  3. 【請求項3】ポリオレフィンが、ポリエチレン、ポリプ
    ロピレン、ポリブテン、エチレン共重合体、プロピレン
    共重合体及びブテン共重合体から成る群から選択された
    少くとも1種の重合体から成る群から選択された特許請
    求の範囲第1項記載のエラストメリックウェブ。
  4. 【請求項4】ポリオレフィンがポリエチレンである特許
    請求の範囲第1項記載のエラストメリックウェブ。
  5. 【請求項5】ポリエチレンが約0.093グラム/立方セン
    チメートルの密度を有する特許請求の範囲第4項記載の
    エラストメリックウェブ。
  6. 【請求項6】ポリエチレンがASTM D3236に従って測定
    したとき150℃で約8,500及び190℃で約3,300のブルック
    フィールド(Brookfield)粘性(cP)、約4,600の数値
    平均分子量(Mn)、約22,400の重量平均分子量(Mw)、
    約83,300のZ平均分子量(Mz)、及び約4.87の多分散性
    (Mw/Mn)を持つポリエチレンである特許請求の範囲第
    1項記載のエラストメリックウェブ。
  7. 【請求項7】ポリオレフィンが、約0.900グラム/立方
    センチメートルの密度、ASTM D1238、条件Lに従って
    得た約35グラム/10分の溶融流量、約40,100の数値平均
    分子量(Mn)、約172,000の重量平均分子量(Mw)、約6
    74,000のZ平均分子量(Mz)、及び約4.29の多分散性
    (Mw/Mn)を持つポリプロピレンである特許請求の範囲
    第1項記載のエラストメリックウェブ。
  8. 【請求項8】少くとも約20重量%から約95重量%のA−
    B−A′ブロック共重合体と、少くとも約5重量%から
    約70重量%のポリオレフィンを含む特許請求の範囲第1
    項記載のエラストメリックウェブ。
  9. 【請求項9】少くとも約30重量%から約90重量%のA−
    B−A′ブロック共重合体と、少くとも約10重量%から
    約70重量%のポリオレフィンを含む特許請求の範囲第1
    項記載のエラストメリックウェブ。
  10. 【請求項10】少くとも約50重量%から約90重量%のA
    −B−A′ブロック共重合体と、少くとも約10重量%か
    ら約50重量%のポリオレフィンを含む特許請求の範囲第
    1項記載のエラストメリックウェブ。
  11. 【請求項11】少くとも約50重量%から約70重量%のA
    −B−A′ブロック共重合体と、少くとも約30重量%か
    ら約50重量%のポリオレフィンを含む特許請求の範囲第
    1項記載のエラストメリックウェブ。
  12. 【請求項12】約60重量%のA−B−A′ブロック共重
    合体と約40重量%のポリオレフィンを含む特許請求の範
    囲第1項記載のエラストメリックウェブ。
  13. 【請求項13】ミクロファイバを含む繊維質の不織エラ
    ストメリックウェブであって、該ミクロファイバが: 少くとも約10重量%から約90重量%のA−B−A′ブロ
    ック共重合体、但し“A"と“A′”はそれぞれ熱可塑性
    のポリスチレン末端ブロック、“B"はエラストメリック
    なポリ(エチレン−ブチレン)の中間ブロックで、“A"
    末端ブロックの分子量と“A′”末端ブロックの分子量
    との和がA−B−A′ブロック共重合体の分子量の約14
    %である;及び 約0.903グラム/立方センチメートルの密度を持つとと
    もに、A−B−A′ブロック共重合体と混合され、高温
    ・高圧条件の有効な組合せ下に置かれると、A−B−
    A′ブロック共重合体とともに混合状態で押出成形可能
    な少くとも約10重量%から約0重量%のポリエチレン; を含んで成る繊維質である特許請求の範囲第1項記載の
    エラストメリックウェブ。
  14. 【請求項14】ミクロファイバを含む繊維質の不織エラ
    ストメリックウェブであって、該ミクロファイバが: 少くとも約50重量%から約90重量%のA−B−A′ブロ
    ック共重合体、但し“A"と“A′”はそれぞれ熱可塑性
    のポリスチレン末端ブロックで、“B"はエラストメリッ
    クなポリ(エチレン−ブチレン)の中間ブロック;及び 約0.903グラム/立方センチメートルの密度、ASTM D32
    36に従って測定したとき150℃で約8,500及び約190℃で
    約3,300のブルックフィールド(Brookfield)粘性(c
    P)を持ち、A−B−A′ブロック共重合体と混合さ
    れ、高温・高圧条件の有効な組合せ下に置かれると、A
    −B−A′ブロック共重合体とともに混合状態で押出成
    形可能な少くとも約10重量%から約50重量%のポリエチ
    レン;を含んで成る繊維質である特許請求の範囲第1項
    記載のエラストメリックウェブ。
  15. 【請求項15】少くとも約10重量%のA−B−A′ブロ
    ック共重合体、但し“A"と“A′”はそれぞれスチレン
    半体を含む熱可塑性の末端ブロックで、“B"はエラスト
    メリックなポリ(エチレン−ブチレン)の中間ブロッ
    ク;及びA−B−A′ブロック共重合体と混合され、高
    温・高圧条件の有効な組合せ下に置かれると、A−B−
    A′ブロック共重合体とともに混合状態で押出成形可能
    な0重量%より多く約90重量%までポリオレフィン;を
    含んで成る押出成形可能組成物から凝集性繊維質の不織
    エラストメリックウェブを成形する方法であって、 押出成形可能組成物を高温・高圧条件の組合せ下に置
    き、押出成形可能組成物を溶融吹出ダイから溶融糸とし
    て押出す工程; 細め用気体の加熱・与圧流を溶融糸に与え、溶融糸をミ
    クロファイバへ細める工程; ミクロファイバを凝集性繊維質の不織エラストメリック
    ウェブとして収集する工程;を含む方法。
  16. 【請求項16】押出成形可能組成物が少くとも約290℃
    から約345℃の高温下に置かれ、押出成形可能組成物を
    溶融吹出ダイから押出す特許請求の範囲第15項記載の方
    法。
  17. 【請求項17】押出成形可能組成物が少くとも約300℃
    から約335℃の高温下に置かれ、押出成形可能組成物を
    溶融吹出ダイから押出す特許請求の範囲第15項記載の方
    法。
  18. 【請求項18】押出成形可能組成物が溶融吹出ダイを通
    じ、少くとも約0.02グラム/キャピラリ/分から約1.7
    強グラム/キャピラリ/分の速度で押出される特許請求
    の範囲第15項記載の方法。
  19. 【請求項19】押出成形可能組成物が溶融吹出ダイを通
    じ、少くとも約0.1グラム/キャピラリ/分から約1.25
    グラム/キャピラリ/分の速度で押出される特許請求の
    範囲第15項記載の方法。
  20. 【請求項20】押出成形可能組成物が溶融吹出ダイを通
    じ、少くとも約0.3グラム/キャピラリ/分から約1.1グ
    ラム/キャピラリ/分の速度で押出される特許請求の範
    囲第15項記載の方法。
  21. 【請求項21】少くとも約20重量%のミクロファイバか
    ら成る繊維質の不織エラストメリックウェブで、該ミク
    ロファイバが: 少くとも約10重量%のA−B−A′ブロック共重合体、
    但し“A"と“A′”はそれぞれスチレン半体を含む熱可
    塑性の末端ブロックで、“B"はエラストメリックはポリ
    (エチレン−ブチレン)の中間ブロック、及び A−B−A′ブロック共重合体と混合され、高温・高圧
    条件の有効な組合せ下に置かれると、A−B−A′ブロ
    ック共重合体とともに混合状態で押出成形可能な0重量
    %より多く約90重量%までのポリオレフィン;を含んで
    成る;及び ミクロファイバに非エラストメリック繊維を熱接着する
    ことにより、上記繊維質の不織エラストメリックウェブ
    全体にわたってほゞ一様に分布された0重量%より多く
    約80重量%までの少くとも1種の非エラストメリック繊
    維; を含む共成形繊維質不織エラストメリックウェブ。
  22. 【請求項22】ブロック共重合体の“A"及び“A′”末
    端ブロックが、ポリスチレンとポリスチレン同族体から
    成る群から選択された特許請求の範囲第21項記載の共成
    形エラストメリックウェブ。
  23. 【請求項23】ポリオレフィンが、ポリエチレン、ポリ
    プロピレン、ポリブテン、エチレン共重合体、プロピレ
    ン共重合体及びブテン共重合体から成る群から選択され
    た少くとも1種の重合体から成る群から選択された特許
    請求の範囲第21項記載の共成形エラストメリックウェ
    ブ。
  24. 【請求項24】ポリオレフィンが、約0.903グラム/立
    方センチメートルの密度、ASTM D3236に従って測定し
    たとき150℃で約8,500及び190℃で約3,300のブルックフ
    ィールド(Brookfield)粘性(cP)、約4,600の数値平
    均分子量(Mn)、約22,400の重量平均分子量(Mw)、約
    83,300のZ平均分子量(Mz)、及び約4.87の多分散性
    (Mw/Mn)を持つポリエチレンである特許請求の範囲第2
    1項記載の共成形エラストメリックウェブ。
  25. 【請求項25】ポリオレフィンが、約0.900グラム/立
    方センチメートルの密度、ASTM D1238、条件Lに従っ
    て得た約35グラム/10分の溶融流量、約40,100の数値平
    均分子量(Mn)、約172,000の重量平均分子量(Mw)、
    約674,000のZ平均分子量(Mz)、及び約4.29の多分散
    性(Mw/Mn)を持つポリプロピレンである特許請求の範
    囲第21項記載の共成形エラストメリックウェブ。
  26. 【請求項26】少くとも約20重量%から約95重量%のA
    −B−A′ブロック共重合体と、少くとも約5重量%か
    ら約80重量%のポリオレフィンを含む特許請求の範囲第
    21項記載の共成形エラストメリックウェブ。
  27. 【請求項27】少くとも約30重量%から約90重量%のA
    −B−A′ブロック共重合体と、少くとも約10重量%か
    ら約70重量%のポリオレフィンを含む特許請求の範囲第
    21項記載の共成形エラストメリックウェブ。
  28. 【請求項28】少くとも約50重量%から約90重量%のA
    −B−A′ブロック共重合体と、少くとも約10重量%か
    ら約50重量%のポリオレフィンを含む特許請求の範囲第
    21項記載の共成形エラストメリックウェブ。
  29. 【請求項29】少くとも約50重量%から約70重量%のA
    −B−A′ブロック共重合体と、少くとも約30重量%か
    ら約50重量%のポリオレフィンを含む特許請求の範囲第
    21項記載の共成形エラストメリックウェブ。
  30. 【請求項30】約60重量%のA−B−A′ブロック共重
    合体と約40重量%のポリオレフィンを含む特許請求の範
    囲第21項記載の共成形エラストメリックウェブ。
  31. 【請求項31】非エラストメリック繊維が共成形ウェブ
    の少くとも約30重量%から約70重量%である特許請求の
    範囲第21項記載の共成形エラストメリックウェブ。
  32. 【請求項32】非エラストメリック繊維が共成形ウェブ
    の少くとも約30重量%から約50重量%である特許請求の
    範囲第21項記載の共成形エラストメリックウェブ。
  33. 【請求項33】少くとも約30重量%から約70重量%のミ
    クロファイバから成る凝集繊維質の不織エラストメリッ
    クウェブで、該ミクロファイバが: 少くとも約10重量%から約90重量%のA−B−A′ブロ
    ック共重合体、但し“A"と“A′”はそれぞれ熱可塑性
    のポリスチレン末端ブロック、“B"はエラストメリック
    なポリ(エチレン−ブチレン)の中間ブロックで、“A"
    末端ブロックの分子量と“A′”末端ブロックの分子量
    との和がA−B−A′ブロック共重合体の分子量の約14
    %である、及び 約0.903グラム/立方センチメートルの密度を持ち、A
    −B−A′ブロック共重合体と混合され、高温・高圧条
    件の有効な組合せ下に置かれると、A−B−A′ブロッ
    ク共重合体とともに混合状態で押出成形可能な少くとも
    約10重量%から約90重量%までのポリオレフィン;を含
    んで成る;及び 上記凝集性ウェブの全体にわたってほゞ一様に分布され
    た少くとも約30重量%から約70重量%までの少くとも1
    種の非エラストメリック繊維; を含む特許請求の範囲第21項記載の共成形エラストメリ
    ックウェブ。
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