JPH0791772B2 - 不織布シ−トの接着延伸法 - Google Patents

不織布シ−トの接着延伸法

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JPH0791772B2
JPH0791772B2 JP62043280A JP4328087A JPH0791772B2 JP H0791772 B2 JPH0791772 B2 JP H0791772B2 JP 62043280 A JP62043280 A JP 62043280A JP 4328087 A JP4328087 A JP 4328087A JP H0791772 B2 JPH0791772 B2 JP H0791772B2
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  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は繊維状ポリオレフイン不織布シート接着、及び
延伸の連続法に関する。本発明は特に、延伸の際にシー
ト温度を変化させる事を特徴とする方法に関する。接着
及び延伸をこの様な温度変化を付けないで行うと、得ら
れるシートは、本発明の方法で製造したシートよりも厚
さの均一性が大きく低下する。
先行技術 ポリオレフイン重合体から繊維状不織布シートを製造す
る方法は当業界では良く知られている。例えば、Steube
r、米国特許（U.S.Patent）第3,169,899号、はフラッシ
ュ紡糸したポリエチレンフィルムフィブリルのプレキシ
（plexi）フィラメント状ストランドを移動する受取装
置上に堆積させ、不織布シートを形成する方法を開示し
ている。複数の紡糸ヘッドから堆積する繊維を移動する
受取装置上に集める方法が、Knee、米国特許（U.S.Pate
nt）第3,402,227号及びFarago、米国特許（U.S.Paten
t）第4,537,733号に開示されている。
繊維状ポリオレフイン不織布シートを接着、延伸する方
法は当業界で幾つかが公知である。特に有用な、特にポ
リエチレンのフィルムフィブリル網状構造繊維ストラン
ドの軽量不織布シートを製造するのに適した方法がLe
e、米国特許（U.S.Patent）4,554,207号、によって示さ
れている。Leeが示した方法は、（ａ）フラッシュ紡糸
したポリエチレンフィルムフィブリルの網状構造繊維ス
トランドからのシートの形成し、（ｂ）出来たシートを
軽く圧縮して一体にする、（ｃ）シートを延伸しない程
度に軽く引っ張りながら、ポリエチレンの融点よりも３
ないし８℃低い温度に加熱する、（ｄ）シートをこの温
度に保ちながら、少なくとも２段階に分けて、少なくと
も元の長さの1.2倍に延伸し、そして（ｅ）最後に加熱
延伸したシートを60℃以下の温度に、好ましくは最初は
シートのどちらか一方側を、次いで反対側の面を冷却す
る事から成っている。加熱、延伸及び冷却段階で、シー
ト温度は殆ど何時も100℃以上であり、力をシートの表
面に対して垂直に掛けて、シートが横方向に収縮するの
を抑える。Leeの方法ではその実施態様として、繊維状
ポリエチレン不織布シートを、一連の加熱ローラー上を
通過させて接着、延伸を同時に行い、その二つを出来る
だけうまく組み合わせてシートの単位重量を軽減する方
法が示されている。
上に述べた方法は技術的に有用であり、広幅のシート、
特にポリエチレンフィルムフィブリルの網状構造繊維ス
トランドのシール製造に実際に用いられている（例え
ば、E.I.duPont de Nemours社によって製造されている
“Tyvek"スパンボンデッドオレフィン）。併しながら、
これら公知の製造方法には、特に軽量シートを製造する
際に均一なシートが得難いと言う問題がある。
本発明の目的は、非常に単位重量が軽い場合でも厚さの
均一性が改善された、接着延伸による繊維状ポリオレフ
ィンシート製造の改良法を提供する事にある。
発明の要約 本発明は繊維状ポリオレフィン不織布シートの連続接着
延伸に関する改良法を提供する。本発明の方法はまず不
織布シートをポリオレフィンの融点近く但しそれよりも
低い接着温度に加熱し、次いで加熱したシートを、少な
くとも２段階で少なくとも元の長さの1.2倍に延伸し、
そして延伸したシートを60℃以下の温度に冷却する事か
ら成る。加熱、延伸そして冷却の間、殆ど何時もシート
は100℃以上の温度に加熱され、シート表面に直角な力
が掛けられる。本発明はこの公知の方法の、シートを殆
ど延伸せずに加熱したら直ちに、シート温度を５ないし
40℃下げ、それに続く延伸段階で交互に加熱冷却する事
を特徴とする改良法である。好ましくはシート温度は、
シートを延伸第１段階に送りながら接着温度から10ない
し25℃低下させる。それに続く延伸段階で、一般にシー
トを交互に加熱冷却する際、シートは接着温度以下まで
加熱し、100℃以上にまで冷却する。交互加熱冷却の
際、シート温度は少なくとも５℃そして最大35℃以下で
変化させる。最も好ましくはシート温度は、交互加熱冷
却の間10ないし25℃の範囲で変化させる。
図の簡単な説明 添付してある図面は、本発明の接着延伸改良法を実施す
るために好ましい多段階加熱ローラー装置の作業工程を
模式的に表したものである。これを参照されれば本発明
は更に理解戴けよう。
好ましい実施態様の詳細な説明 本発明を、本発明を実施するのにより好ましいポリエチ
レンフィルムフィブリルの網状構造繊維ストランドの広
巾の低目付け不織布シートの接着及び延伸を例に挙げて
より詳細に説明する。この方法の一般態様はLeeの米国
特許（U.S.Patent）第4,554,207号に詳細に記載されて
おり、その中では参考文献と共にその全体が明らかにさ
れている。この説明は繊維状ポリエチレン不織布シート
の加工に主に向けられているが、広義には本発明は他の
繊維状ポリオレフィン材料の加工も含むものである。材
料には、エチレン、プロピレン、その他のホモポリマー
及びそれらのコポリマーからの繊維状シート、ウエブ、
及びその他の不織布様生地が含まれる。
繊維状ポリオレフィン不織布シートの接着及び延伸の公
知の方法は、シートをあまり延伸する事なく、同ポリオ
レフィンの融点に近くに但しそれ以下の加熱延伸温度に
加熱する段階を含んでいる。例えば米国特許（U.S.Pate
nt）第4,554,207号ではポリエチレン網状構造繊維不織
布シートがポリエチレン融点より３ないし８℃低い温度
に加熱され、２段あるいはそれ以上の段階で延伸する
間、その温度に、あるいはそれに非常に近く保ち、最終
段階で延伸はせず、冷却する。シートを100℃以上の温
度に加熱している間、シート表面に垂直に力を掛け、横
方向の過剰な収縮を防止する。
本発明の方法は今上に述べた方法の改良法である。シー
トを２又はそれ以上の段階で延伸する際、シートを、使
用しているポリオレフィンの融点以下３ないし８℃の温
度範囲で実質的に一定に維持する代わりに、本発明では
先ずシートを延伸第１段階に送りながら、シート温度を
通常５ないし40℃低下させ、延伸の間シートを交互加熱
冷却して、シート温度を５ないし35℃の広範囲で変化さ
せ、最後に60℃以下に冷却する。延伸で交互加熱冷却す
る際、シート温度は通常最初にシートを加熱した接着温
度以下に維持し、又100℃以下には低下させない。この
範囲より低い温度は、延伸の際シートはその変化時間が
短かければ、それに堪えることが出来るが、長時間低温
が維持されると、応力が過剰にかかり、シートが裂けて
しまう。
本発明の最大の利点である均一な厚さのシートを得るに
は、操作は設定温度範囲の高い部分で行う事が好まし
い。それ故ポリオレフィンの融点に近い温度からの最初
の温度低下及びその後の温度変化範囲はそれぞれ10ない
し30℃、15ないし25℃が好ましい。延伸の間、交互加熱
冷却で温度は105ないし130℃の間で変化するのが好まし
い。
本発明の方法は各種ポリオレフィンシートに対し、目付
（単位重量）及び延伸比の非常に広範囲で有用である。
併し、好ましいポリエチレンフィルムフィブリル網状構
造繊維ストランド不織布シートの、接着延伸前の最初の
シート重量は好ましくは35ないし70g/m2であり、長さ方
向の全延伸比は好ましくは1.25ないし1.7、そして延伸
段階数は２ないし４が好ましい。延伸前の初期目付の一
般範囲の中でも、重い目付のシートよりは軽い目付のシ
ートが好ましい。ここで述べているシート温度とは、接
着及び延伸が行われる任意の位置に於けるシート断面の
中心でのものである。この温度は、加熱装置及びシート
自体の表面温度から従来の伝熱計算により決めることが
出来る。或与えられたローラーで示されている温度と
は、シートがそのローラーの弧上を120゜以上回った後
のシート中心部の温度である。
本発明の方法に好ましい出発物質は、フラッシュ紡糸し
た線状ポリエチレンフィルムフィブリル網状構造繊維ス
トランドの不織布シートが好ましい。これらの原料シー
トはSteuber,米国特許（U.S.Patent）第3,169,899号、
特にLee,米国特許（U.S.Patent）第4,554,207号の第４
列（column）、63行目及び第５列、60行目に記載されて
いる一般的な技術によって製造することが出来る。
本発明の方法に従って、原料シートは添付模式図のフロ
ーチャートに描かれた、そして実施例中でより詳細に説
明する装置に供給される。図に示す様に、原料シート40
は連続するローラー上を進む。シートの温度は室温から
接着温度まで、内部オイル加熱方式のスチール製ローラ
ー50,51,52及び53上を通して加熱する。シートが装置の
延伸段階に入って来るに従って、シートはローラー54で
冷却され、更に続く延伸段階で、内部オイル加熱式スチ
ール製ローラー54、55、56及び57と接触させながら通過
させ、交互に加熱及び冷却を行う。ローラー50、51、5
2、53及び54はこれらのローラーによってシートが実質
的に延伸されない様に作動する。“実質的に延伸されな
い”とはローラー50ないし54をシートが通る間、それぞ
れのローラーがその間のローラーより僅かに速い、但し
通常１％以上は速くない速度で回転してシートを十分な
張力下に維持する様にする事を意味する。次いでシート
を異なるオイル温度で作動する連続ローラーで交互に加
熱冷却し、その間シートの速度をローラー54から55へ、
55から56へ、そして56から57へと上げて、延伸を３段階
で行う。続いてシートの片側次いでその反対側を、内部
冷却式スチール製ローラー58及び59で冷却する。
シートが入り口のアイドルローラー80から出力のアイド
ルローラー81を通るまで、その温度が100℃以上にある
間は何時でもシート表面に対して垂直な力が負荷され、
シートが横方向に過度に収縮するのを防止する。添付図
に示してある様にコロナ放電用の棒状物85、86がシート
に電荷を与え、その吸引力でシートをローラーに密着さ
せる。対になっているＳ−ラップローラー60/60、62/6
3、64/65、66/67及び68/69とゴム被覆ニップローラー70
ないし76は、シートが装置を通過する間シートに張力を
与え、更にシートに垂直な機械的力を与える。これらの
力も又シートを加熱、延伸及び冷却ローラーに密着させ
る役目をする。更に横方向の収縮最小にするために、Ｓ
−ラップ対ローラーの位置決めを行い、加熱されて（温
度が少なくとも100℃である）シートの自由で束縛を受
けないでいる長さを最小にする。
色々なシート特性が挙げられて来ており、後述する実施
例でも言及する。これらの特性は以下の様に測定する。
測定法記載の際に出てくるASTMはAmerican Society of
Testing Material（米国材料試験協会）を、又TAPPIはT
echnical Association of Pulp and Paper Industry
（パルプ及び紙工業技術協会）指し、そしてAATCCはAme
rican Association of Texile Chemists and Colorist
（米国繊維化学者及び彩色者協会）を意味する。
目付（単位重量）はTAPPI−410 OS−61又はASTM D3776
−79によって測定し、g/m2の単位で示す。
引張特性はTAPPI−Ｔ−404 M−50又はASTM D1117 1682
−64に従って測定し、Newton（ニュートン）の単位で示
す。試験は１−インチ（2.54−cm）幅の長方形試験片を
用いて行う。
エルメンドルフ（Elmendorf）引裂強度はTAPPI−Ｔ−41
4 M−49で測定し、Newton（ニュートン）の単位で示
す。
離層抵抗は寸法が2.5x7.2cmの線接触クランプを有する
インストロン試験機及びインストロン積分器を用いて測
定する。これらの機器はInstron Engineering社（米国
マサチュセッツ州Canton）が製造したものである。離層
試験は2.5x17cmの試験片を用い、まず手でシートの一端
から2.5x2.5cmの部分にピンで略その真中を裂いて切れ
目を作る。切れ目の一方の端をクランプの一方に、もう
一方の端を他方のクランプに挟み、シートを引き千切る
力を測定する。その際、インストロン装置にはＣロード
セルをセットし、ゲージ長は10.1cm、ヘッド移動速度を
12.7cm/min、チャート速度を5.1cm/min、そしてフルス
ケール荷重を0.91kgにセットする。離層抵抗は積分器の
読みとして表され、その目盛りはロードセルの大きさ及
び測定装置によってそれぞれ変わってくる。ニュートン
/cmで表される。Gurley−Hill透過性をTAPPI−Ｔ−460
M−49によって測定する。sec/1000cm3/cm2で表される。
静水頭（hydrostatic head）AATCC 127−77によって測
定する。単位はcmである。
不透明度を、シートの各直径5.1cm（２インチ）の円の
部分を通過する光の量で測定する。Thwing Albert Inst
rument Companyが製造したE.B.Eddy Opacity Meterを測
定に使用する。シートの不透明性は少なくとも15回測定
してその算術平均をとる。不透明なシートが不透明度10
0％である。
厚さ並びに単位重量（目付）は、例えばCupertino,Cali
forniaのMeasurex Systems,Inc.社が製造したMeasurex
2002 beta gaugeの様な核重量センサー（nuclear weigh
t sensor）を用いて測定出来る。実施例ではこのような
ゲージを使用してシートの厚さを測定した。大きさ３フ
ィートx10フィート（0.91mx3.05m）の試料について約2
7,000点測定し、平均厚さ又は目付及びデータの標準偏
差を出した。標準偏差は平均値のパーセントで表す。シ
ートの表面温度は従来からの高温計（pyrometer）で測
定する事が出来る。ローラーを加熱冷却する熱媒の温度
は従来からの熱電対で測定する。シートの中心部は温度
はこれらの測定値から計算する。これらの計算には、ロ
ーラー壁部、不織布それ自体伝熱性、並びにローラー熱
媒からローラー壁部へ、そしてローラー表面から不織布
シートへの伝熱係数を知らねばならない。これらは実施
例で述べるように、経験的に求めることが出来る。
本発明を接着延伸温度を実質的に一定に保つ従来技術と
比較した場合の大きな利点は、本発明の方法が不透明
性、強度、あるいはその他のシート特性に大きな悪影響
を及ぼすことを無しに、厚さの均一性が優れた接着延伸
シートを製造出来る事である。
このパラグラフでは、本発明の延伸方法が何故シートの
均一性を改善し得るのかについて説明あるいは理屈付け
をしてみたい。唯、その説明は決して本発明の範囲を制
限しようとするものではなく、単にその理解を更に深め
て貰おうとするものである。本発明者はシートポリマー
の融点近くでは、温度変化が小さくても、シートの応力
歪み特性を大きく変わることに注目した。温度が少し上
がると、シート延伸に必要な張力が大きく低下する。反
対に温度が少し下がると、シートの延伸はより困難にな
る。この様に小さな不均一性、即ち厚い部分と薄い部分
の凹凸があるシートが加熱されると、厚い部分の温度が
より長く保たれ、薄い部分と比較して延伸され易い時間
がより長くなる。薄い部分は熱と温度を失し易く、従っ
て延伸が困難になる。結果として、シートが延伸される
と、厚い部分の断面は、元々薄かった断面よりも大きく
厚みを減少する。究極の結果としてシートの厚味の均一
性は大きく改善される。
実施例１〜４ 以下の実施例では、接着してない、軽く圧縮してあるポ
リエチレンフィルムフィブリル網状構造繊維ストランド
の不織布シートを、本発明によって接着し、そしてシー
ト温度を変えながら延伸を行なった。得られるシートは
同じシート材料から、唯従来技術の方法に従って実質的
に一定の温度で接着延伸を行なって得たシートと比較す
る。ローラー及びシートの操作速度及び温度は表−１に
示す。得られた接着延伸シートの物理特性とその厚さの
均一性とを表IIに挙げる。従来技術の方法によって製造
したシートよりも遥かに厚さの変動が少ないシートが得
られる本発明の優れた特長に注目されたい。
これら実施例で使用する原料シートは米国特許第4,554,
207号、実施例１に記載されている様にして製造する。
シートを、その元の長さの約1.5倍に延伸するのに使用
する装置は前に述べた、添付図に描かれたものと同じで
ある。図に示されているローラーは、総て長さが0.61メ
ートルである。ローラー50ないし53、及び56の直径は各
0.61メートルである。ローラー54ないし58の直径は0.20
3メートルである。ニップローラー70ないし76、及びア
イドラーローラー80及び81は0.102メートル直径であ
る。コロナ放電装置85及び86は対応するローラー50及び
52の表面の約3cm上の所に位置しており、平均電圧約11
キロボルト、平均電流300マイクロアンペアで操作し、
シートをローラーに静電気的に付着させる。その他の操
作条件、温度、ローラー速度、及び延伸比は表−１及び
IIに示してある。本発明によって製造した試料はアラビ
ア数字で示してあり、従来技術で比較対照用に製造した
シートは大文字を付けてある。
これらの実施例に記載された試験を行う前に、ローラー
オイル温度及びシート表面温度を米国特許4,554,207号
の実施例１の中での条件に対して述べられている様に測
定した。上記実施例及び本発明の実施例１〜４で使用し
たシートに対して、下記の伝熱係数及び熱特性が、測定
しそして従来法によって計算した温度と極めて良く相関
した。これらの値を使用して、従来の方法で色々な位置
でのシートの中心温度を計算した。
試験及び計算の結果は、本発明の方法による接着延伸作
業によって遥かに均一な厚さのシートが得られた事を示
している。本発明の実施例１及び２によって、シートを
132℃に加熱し、延伸第１段階に送りながら105℃に冷却
し、続く延伸段階で加熱冷却を交互に行って得たシート
を、シートを132℃に加熱し、延伸の間、シート温度を
実質的に一定に保って得た対照試料Ａ及びＢと比較した
所、厚さの均一性が優れたシートを製造しする点では、
本発明の方法は明らかに有利である事が判った。実施例
１の比較では、対照Ａの厚さ変動係数は、1.27倍大き
い。同様に、実施例２の試料と対照試料とを比較する
と、対照試料の厚さ均一性は1.57倍も悪い。本発明の方
法が優れている事は、実施例３及び４で同じような比較
をすると、対照試料の厚さ変動係数が、本発明の試料の
それぞれ1.21倍、1.35倍大きい事にも示されている。
【図面の簡単な説明】
添付してある図面は、本発明の接着延伸改良法を実施す
るために好ましい多段階加熱ローラー装置の作業工程を
模式的に表したものである。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】繊維状ポリオレフィン不織布シートを、初
    めにポリオレフィンの融点近く、但しそれよりも低い接
    着温度に加熱し、少なくとも２段階で、少なくとも元の
    繊維長の1.2倍に延伸し、60℃以下の温度に冷却し、そ
    して加熱している間、力をシート表面に垂直にかけ、そ
    してシート温度が100℃以上にある時は冷却する該不織
    布シートの連続接着延伸法に於いて、接着温度に加熱し
    た後、シートを延伸の第１段階に送りながら直ちにシー
    ト温度を５ないし40℃下げ、続く延伸段階でシートを交
    互に加熱冷却することを特徴とする改良法。
  2. 【請求項２】不織布が線状ポリエチレンをフラッシュ紡
    糸した、スプリットファイバーの様に、網状構造を有す
    るフィルム繊維ストランドから成り、シートの延伸前単
    位重量が37ないし70g/m2であり、そのシートを長さ方向
    に、２ないし３段階でシートの元の長さの1.2ないし1.7
    倍延伸することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    の方法。
  3. 【請求項３】シートを延伸第１段階に送りながら、シー
    ト温度を接着温度から10ないし25℃下げる事を特徴とす
    る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。
  4. 【請求項４】引き続く延伸中、交互加熱冷却をシートを
    接着温度以下に加熱、そして100℃より低くない温度に
    冷却することによって行う事を特徴とする特許請求の範
    囲第１項又は第２項記載の方法。
  5. 【請求項５】交互加熱冷却において、シート温度を少な
    くとも５℃但し35℃超えない範囲で変化させる事を特徴
    とする特許請求の範囲第４項記載の方法。
  6. 【請求項６】交互加熱冷却において、シート温度を10な
    いし25℃の範囲で変化させる事を特徴とする特許請求の
    範囲第４項記載の方法。
JP62043280A 1986-02-28 1987-02-27 不織布シ−トの接着延伸法 Expired - Lifetime JPH0791772B2 (ja)

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US06/835,011 US4652322A (en) 1986-02-28 1986-02-28 Process for bonding and stretching nonwoven sheet
US835011 1986-02-28

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JPS62206076A JPS62206076A (ja) 1987-09-10
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KR (1) KR940002387B1 (ja)
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