JPH10131015A

JPH10131015A - 加熱及び機械処理による不織布加工法及び装置

Info

Publication number: JPH10131015A
Application number: JP8297723A
Authority: JP
Inventors: Frederic Ward Gregory; グレゴリー・フレデリック・ワード
Original assignee: YUGA FUSHOKUFU KOGYO KOFUN YUG; YUGA FUSHOKUFU KOGYO KOFUN YUGENKOSHI
Current assignee: YUGA FUSHOKUFU KOGYO KOFUN YUG; YUGA FUSHOKUFU KOGYO KOFUN YUGENKOSHI
Priority date: 1996-10-21
Filing date: 1996-10-21
Publication date: 1998-05-19

Abstract

(57)【要約】【課題】不織布に高度な伸縮性をもたらし、同時に布
質の柔軟性と快適な感触を高める。【解決手段】７０％以上の熱可塑性繊維と３０％以下
の非熱可塑性繊維または天然繊維から成り、異方向引っ
張り強度を持つ不織布を、加熱処理する際、温度を原料
布の可塑点以内にコントロールする。加熱処理を行った
不織布を引っ張り装置で縦方向に引っ張り、総引っ張り
率を１分間当たり３．５インチ／インチ以上、９．５イ
ンチ／インチ以下にコントロールする。加工後は布幅が
減少し、長さが伸び、伸びた垂直方向に弾性を持ち、こ
の弾性度は５０％引っ張った後少なくとも戻り率は８５
％に達し、また加工後は柔軟性と快適な感触を増し、単
位重量も５％以上増加するほか、繊維の孔サイズの縮小
も２０％以下である。冷却後は布を軸に巻いた状態にす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、全ての熱接着不織
布に適用できる不織布加工法及び装置に関するものであ
る。布は熱可塑性繊維を含むか又は熱可塑性と非熱可塑
性繊維の混合とし、特殊な処理方法を通じて物理的性質
を変え、さらに柔軟な新布材料を製造する。その感触は
快適で、さらに商業価値を持つ伸縮性を持つ。この特殊
技術を利用し、機械力と熱処理を同時に利用し、熱可塑
性繊維のみ又は熱可塑性と非熱可塑性繊維混合の不織布
を加工する。

【０００２】

【従来の技術】不織布産業は、廉価消費品へのニーズに
応えて大規模な産業に成長し、織布に代わる使い捨て用
品となった。この種の用品には成人用及び子供用のおむ
つ、生理ナプキン等の衛生用品が含まれる。不織布の価
格は安いが、強度が織布に及ばず、布質が固く、伸縮性
と柔軟性に欠けるという多くの欠点を持つ。

【０００３】不織布の主な欠点は、弾性又は伸縮性、強
度、柔軟性及び均一性の欠如である。とくに、布質から
いえば、伸縮性の改善が最も急がれるところである。こ
の種の伸縮性は一般的に弾性と呼ばれている。使い捨て
用品に求められる弾性はわずか３０〜５０％のみであ
る。ウエスト６１．０ｃｍ（２４インチ）の使い捨てパ
ンツの場合、５０％伸びれば、９１．４ｃｍ（３６イン
チ）にも適用できる。従来の技術は天然エラストーマま
たは合成エラストーマのフィルムのようなエラストーマ
を主としている。不織布は使い捨て用品であるため、上
述のような素材の応用は採算があわず、その汎用は制限
される。

【０００４】また、従来の技術では不織布の両端を機械
進行方向にしわ寄せする方法で押し込む。この方法は布
質をより快適にし、ある程度の伸縮性とフィット感をも
たらす。しかし、縦横方向の張力及び強度は変わらな
い。かつこの種の技術は布が皺の回復力を悪化させ、柔
軟性も低下させる。

【０００５】さらに、米国特許５２４４４８２号でハイ
センボウら（１９９３年）が示した処理方法では、かな
り高い引っ張り率を応用し、布内の繊維孔サイズを小さ
くして、孔サイズのばらつきを少なくしている。かなり
高い引っ張り率は不織布の布質の形態を変え、孔サイズ
の縮小をもたらす主な処理である。この種の処理も若干
の伸縮性をもたらすが、完成品は原料布に比べて固く、
且つ弾性係数もかなり低い。ここで示された高い引っ張
り率の処理方法は繊維の押し出しをもたらし、布外観も
変化する。これらの変化は繊維孔サイズの縮小と細密度
の向上によりさらに明らかに表現され、不織布の濾過効
果にかなり貢献する。しかし、この特許では「低い引っ
張り率」処理方法については言及せず、引っ張り率の下
限については、引っ張り率を５〜１０倍に制限してい
る。

【０００６】米国特許４０４８３６４号でハーディング
ら（１９７７年）が示した高い引っ張り率処理の応用
は、メルトブロー法ポリプロピレン繊維の引っ張り強度
を増やしているが、この処理法前に繊維は繊維結晶度と
方向性を持たない必要がある。この特許は処理後に弾性
を生産するかどうかについては言及していない。このほ
か、高い引っ張り率処理法の応用で周知の方法があり、
フィルムの生産によく応用される。フィルム分子に方向
性を与え、フィルムの強度と剛性を増強する。典型的な
フィルム製造方法はカモリが１９８３年に提出した米国
特許４４０８９７４号に見られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の技術
に対して、不織布を「低い引っ張り率」及び精密制御の
熱処理条件で製造するものである。この処理方法は不織
布に高度な伸縮性をもたらし、同時に布質の柔軟性と快
適な感触を高める。驚くことに、本発明の処理及びもた
らした結果は、原材料の性質に制限されない。周知の処
理方法は一般的に原料布の性質が限られている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の唯一の要求は、
原料の不織布が熱接着されており、７０％以上の熱可塑
性繊維と３０％以下の非熱可塑性繊維を含むことであ
る。本発明は、メルトブロー法、スパンボンド法、サー
マルボンド法で製造された不織布に適用でき、上記の不
織布の多層接着布及び熱可塑性フィルムを接着した不織
布のラミネートシートに応用できる。７０％以上の熱可
塑性繊維を、精密に引っ張り力をコントロールした低い
引っ張り率で、プラスチック融解点の２１．１℃（７０
°Ｆ）の範囲内において処理加工を行う。処理後の布質
は高い商業価値を持つ伸縮性を持ち、原料布に比べて柔
らかく、さらに高い強度を持つ。伸縮弾性は引っ張り処
理した垂直方向に発生する。

【０００９】

【発明の実施の形態】上述したように、本発明は原料布
に対して加工処理を行い、不織布の柔軟性と快適な感触
を増加し、さらには商業価値を持つ高度は伸縮性をもた
らす。且つ伸縮性は設備を調整して縦方向の弾性と横方
向の弾性を持たせることができる。図１に示す通り、原
料布２を送り出し軸１から出し、巻き軸３〜１５に通し
て送り出す。各巻き取り軸はゴム又はその他の表面物質
１６で覆い、摩擦力を高める。巻き取り軸５〜１３はす
べてオーブン１７の中に設置する。布はオーブンを通
り、巻き取り軸で引っ張られ、巻き取り軸１９に巻き取
られる。

【００１０】巻き軸５〜１３はそれぞれ一つ前の巻き軸
に比べてより速い巻き取り速度を持ち、各巻き軸の絶対
速度は巻き軸の数と巻き軸の間に距離で決定され、累積
引っ張り率を９．５インチ／インチ／分以下とする。全
体速度と部分速度は適当なギア又は個別の変速モーター
で制御する。巻き軸の数や巻き軸間の距離にかからわ
ず、引っ張り率を９．５インチ／インチ／分以下とする
よう設定する。引っ張り率の計算式は、引っ張り率＝
（長さの変化／元の長さ）×（１／時間）である。長さ
の変化は巻き軸において伸びた長さ、元の長さは巻き軸
間の距離を表す。時間は布の１点がある巻き軸から次の
巻き軸に移動する所要時間を示す。オーブン１７の温度
は、原料布２の融解点である２１．１℃（７０°Ｆ）の
範囲内に維持し、この特殊加工の状況において布の長さ
が伸び、布の幅が減少し、布質の重さも原料布に比べて
増加し、得られた完成品は横向きの伸縮弾性を持つ。

【００１１】もう１つは図２示す通り、縦方向の弾性を
もたせるよう加工する機械である。前述したように布を
縦方向に引っ張れば横方向に弾性が形成される。ここで
は布を横方向に引っ張り、縦方向に弾性を持たせるとい
うものである。縦方向の弾性処理を達成する設備には、
オーブン又はその他の加熱設備が含まれるほか、１組２
本の全く同じ連続軌道３３ａ，３３ｂがある。軌道の前
部分は機械の縦方向に平行になるよう設置する。オーブ
ン内の布は加熱され、伸びる融解温度に達したところ
で、軌道は外向きに開き始め、特殊な設計の曲線によ
り、開いた距離は達成したい引っ張り度に等しくなる。
概ね４０％前後引っ張る。引っ張り度に到達したあと、
軌道は回転し、機械縦方向は再度平行に戻り、オーブン
の終端の軌道は半弧形となり、機械で布を巻き取る逆方
向３９は軌道の起点に帰る。２本の軌道は同じチェーン
４０ａ，４０ｂを持ち、チェーンの上には一般的な工業
用の布クリップ４１を設置し、チェーンは１つの変速
電動機により、クラッチで加減速をコントロールする。

【００１２】軌道の曲線３５は非常に重要であり、細心
の注意を払って設計されている。布の横方向の速度のベ
クトルは適当な速度で増加し、必要な横向き引っ張り率
が達成される。さらに機械縦方向のベクトルは必要な布
面のゆるみに合わせて随時低下させる。軌道の曲線が正
確でなく、ベクトルがコントロールできず、機械縦方向
にゆるめられない場合、引っ張り作用は二方向となり、
布は弾性を持つことができない。引っ張り率の計算は以
下のように行う。

【００１３】引っ張り率＝（△Ｌ／Ｌ）×（１／ｔ）但し、△Ｌは布幅の増加、Ｌはオーブンに入る前のクリップ間における布幅、ｔは△Ｌを得る所要時間。上記の設備を使って、原料布２７を送り出し軸２５から
出し、加熱処理区３７に入れる。布面は縦方向軌道３３
ａ，３３ｂに乗せ、軌道上には布幅の縁で固定する。加
熱処理区３７に入る前に布端挟み軸３４ａ，３４ｂに真
っ直ぐに合わせ、布クリップ４１ａ，４１ｂで挟む。チ
ェーン４０ａ，４０ｂが前に移動するとき、挟み軸３４
ａ，３４ｂが駆動し、上に移動して次の布クリップ４１
ａ，４１ｂが布を挟む。この手順を自動的に繰り返し、
チェーンが布を熱処理区３７に送り込む。前方の軌道は
機械方向に沿って移動し、布面は加熱されて可塑点に達
する。温度は可塑点の２１．１℃（７０°Ｆ）内に維持
され、軌道が外に向き始める。設計された曲線で開いた
距離が要求の引っ張り度に等しくなる。その後も布面は
布クリップ４１ａ，４１ｂで固定される。最も端に到達
した時の引っ張り率は９インチ／インチ／分以下とし
て、布に弾性、柔軟性、快適な感触を持たせる。

【００１４】引っ張りのステップが完了した後、布面は
オーブンを抜け、室内の空気又は扇風機で冷却し、温度
が可塑点１０℃（５０°Ｆ）以下に達した時、布クリッ
プ４１ａ，４１ｂは凸軸３６ａ、３６ｂを開放してはず
す。その後巻き軸２８で布を巻き取り、下記軸は引っ張
り力測定機４５でコントロールし、巻き取る前に布が伸
びるのを避ける。

【００１５】この設備および処理方法と実験結果を明確
に記述するため、本発明に使用される用語の定義を説明
する。〔注１〕布弾性：材料の構造及び外観が２００％まで引
っ張ることができ、解放したあと、数秒以内に元のサイ
ズの８５％以上に戻ること。〔注２〕可塑点：本発明における定義は、不織布を正常
な引っ張り寸断強度の１０％の力で、５秒以内に布を４
０％以上に伸ばすことができる特定な温度。〔注３〕引っ張り率：引っ張りは物体に力をかけた時に
もたらされる形態の変化である。典型的な引っ張り率は
形態の一方向における単面な伸びである。測定値は１分
で１インチであった物体を何インチにまで伸ばすことが
できるかを表す。また、１分に何％伸びたを示すことも
できる。

【００１６】ＡＳＴＭＤ−３６８Ａ２，１３項にお
いて、引っ張り率は「クリップヘッドが移動する長さを
元の２つのクリップヘッドの距離で割ったもの」と記述
されている。本発明では「クリップヘッド」は力を入れ
て布を引っ張る布挟み点に等しい。測定中は切断のよう
な横切断面に明らかな変化がない場合のみ、測定値は正
確であるとする。機械式の引っ張り率の方程式は以下の
ように表示される。引っ張り率＝（Ｌ₂−Ｌ₁）×（１／ｔ）／Ｌ₁ 但し、Ｌ₁は元の物体の長さ、Ｌ₂は伸びた後の長さ、ｔは引っ張り時間。

【００１７】本発明は、次のような態様で実施すること
もできる。（１）引っ張り巻き軸が４本以上、２０本以下であ
る、請求項２記載の不織布加工法。（２）引っ張り装置が加熱装置内に位置する請求項１
または２に記載の不織布加工法。（３）引っ張り装置が加熱装置外に位置する請求項１
または２に記載の不織布加工法。（４）使用される原料布が熱可塑性弾性フィルムにラ
ミネートされたものである請求項３，７または８に記載
の不織布原料布。（５）熱可塑性繊維を、ポリオレフィン、ポリエステ
ル、ポリアミド、およびその他の共重合体から自由に選
んだ請求項３，７または８に記載の不織布原料布。（６）非加熱可塑性繊維を木質繊維、再生木質繊維、
天然繊維、綿、ガラス繊維、無機質繊維または金属繊維
から自由に選んだ請求項３，７または８に記載の不織布
原料布。

【００１８】

【実施例】次に本発明の実験例を挙げて、本発明を更に
具体的に説明する。〔実施例１〕実験用の原料布には、スパンボンド法、メ
ルトブロー法、サーマルボンド法及びラミネートシート
など異なった不織布を含む。繊維の種類は、ポリプロピ
レン（ＰＰ）、ポリエステル（ＰＥＴ）、ナイロンであ
る。ラミネートシートとは、スパンボンド法布とＰＵ発
泡フィルムを接着したものである。これらの原料布はい
ずれも機械方向の引っ張りで横向きの弾性効果をもたら
すことができる。原料布は、機械熱処理方式により可塑
点の温度が１．１〜１０℃（４０〜５０°Ｆ）の範囲に
おいて１分当たり１２１メートル（４００フィート）の
速度で加工することで、柔軟性、快適な感触、高度な伸
縮性などの新特性を得ることができる。すべてのサンプ
ルの弾性度測定は、１枚１０ｃｍの長さの布を用い、１
５ｃｍにまで伸びたとき、５０％の引っ張りを行ったと
呼ぶ。布の回復は引っ張りを解放した後、１０秒及び５
分の２回測定する。得られた結果は１０秒以内に戻り率
８５％に達し、５分には９０％に達するという。その結
果は表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】柔軟度は非常に測定しにくい性質であり、
織布産業では一般的に人の頬で個人的な評定値をつけて
測定する。本発明の測定において、上記の各種原料布を
５人の評定者が目隠ししてサンプリングし、測定する。
原料布からとった布のサンプルはそれぞれ測定し、１〜
１０点で評価する。１０点が最も柔らかい。各サンプル
には番号をつけ、いかなる処理を受けたかを表示しな
い。結果は表２に示す通りで、各原料布は処理を受けた
あと、顕著に柔軟度が増している。

【００２１】

【表２】

【００２２】横方向弾性を試作した際、布幅の縮小は弾
性の指数となることを発見した。我々の発見した布幅の
縮小は表３に示す百分率においてより適当である。

【００２３】

【表３】

【００２４】米国特許５２４４４８２号の処理方法は処
理中に繊維孔サイズの縮小と孔サイズのばらつき減少
で、明らかに濾過効率の向上をもたらしている。この種
の特殊な現象と結果は米国特許５２４４４８２号で採用
した高い引っ張り率と関連性がある。我々も本発明の処
理後に布の濾過試験を行った結果、濾過効果が向上して
いないことが分かった。このことから本発明は米国特許
５２４４４８２号の処理とは異なることがわかる。

【００２５】

【表４】

【００２６】〔実施例２〕別の方向の処理方法この種の処理は機械方向の伸縮弾性をもたらすことがで
きる。我々は同様のスパンボンド法、メルトブロー法、
サーマルボンド法による不織布及びラミネートシートな
ど異なった不織布を採用する。繊維の種類はポリプロピ
レン、ポリエステル、ナイロンである。ラミネートシー
トとは、スパンボンド法布とＰＵ発泡フィルムを接着し
たものである。これらの材料は布幅の方向に引っ張ら
れ、機械縦方向の伸縮弾性をもたらす。これらの加熱及
び機械処理方式により、１分当たり７６メートル（２５
０フィート）速度で加工することで、柔軟性、高度な弾
性を得ることができる。

【００２７】すべてのサンプルの弾性度測定は、１枚１
０ｃｍの長さの布を用い、１５ｃｍにまで伸びたあと解
放し、１０秒及び５分後の回復度を測定する。すべての
サンプルは１０秒以内に戻り率は８５％に達し、５分に
は９０％以上に達するという。その結果は表５に示す。

【００２８】

【表５】

【００２９】

【発明の効果】以上に詳述した実験による証明により、
本発明の不織布加工法及び装置の持つ独特な長所は、布
の機能性、伸縮性、快適な感触を向上できることのほ
か、低い引っ張り率の加工方法は以下の効果をあげられ
る。ざらざらした布を柔らかくすることで皮膚との接触
に応用できる。伸縮弾性を持ち、快適な感触を増進し、
布の使用面積を減らすことができる。低い引っ張り率の
加工方法を応用することで、不織布は通気性を持ち、さ
らに広い範囲で使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】布を機械縦方向に引っ張り、布の横方向に弾性
をもたらす巻き取り軸の設置と熱処理区の説明図であ
る。

【図２】布を横方向に引っ張り、布に機械縦方向の弾性
をもたらす補助器の設置説明図である。

【符号の説明】

１，２５送り出し軸２，２７原料布３〜１５，２８巻き軸１６ゴムまたはその他の表面物質１７オーブン１９巻き取り軸３３ａ，３３ｂ連続軌道３４ａ，３４ｂ布端挟み軸３７加熱処理区３９巻き布の逆方向４０ａ，４０ｂチェーン４１ａ，４１ｂ布クリップ４５引っ張り力測定器

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【手続補正書】

【提出日】平成９年１月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】

【表３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】．７０％以上の熱可塑性繊維と３０％以
下の非熱可塑性繊維または天然繊維から成り、異方向引
っ張り強度を持つ不織布を、加熱処理する際温度を原料
布の可塑点である２１．１℃（７０°Ｆ）以内の範囲に
コントロールし、．加熱処理を行った不織布を引っ張り装置で縦方向に
引っ張り、且つ総引っ張り率を１分間当たり３．５イン
チ／インチ以上、９．５インチ／インチ以下にコントロ
ールし、その総引っ張り率の計算は引っ張り装置の軸間
の距離を基準とするほか、加工後は布幅が減少し、長さ
が伸び、伸びた垂直方向に弾性を持ち、この弾性度は５
０％引っ張った後少なくとも戻り率は８５％に達し、ま
た加工後は柔軟性と快適な感触を増し、単位重量も５％
以上増加するほか、繊維の孔サイズの縮小も２０％以下
であり、．冷却後は布を軸に巻いた状態にする、というステッ
プを含む横方向弾性を持つ不織布を製造する不織布加工
法。
【請求項２】引っ張り装置に多くの巻き軸を設置し、そ
れを表面摩擦力を増加する物質で包み、さらに各軸は回
転速度と軸間距離を調整して、総引っ張り率を１分当た
り３．５インチ／インチ以上、９．５インチ／インチ以
下にコントロールすることができるという、請求項１記
載の不織布加工法。
【請求項３】加工される異方向引っ張り強度を持つ不織
布を、７０％以上の熱可塑性繊維と３０％以下の非熱可
塑性繊維を均等に混合し熱処理で成形した不織布とし、
オーブン内で継続的に引っ張り装置で引っ張り、総引っ
張り率を１分間当たり３．５インチ／インチ以上、９．
５インチ／インチ以下にコントロールし、引っ張り率の
計算は引っ張り装置内の巻き軸の間の距離を基準とし
て、加工後は布幅が減少し、長さが伸び、この弾性度は
５０％引っ張った後少なくとも戻り率は８５％に達し、
加工後の布質が柔軟性を持ち、快適な感触が増すという
請求項１または２に記載の不織布加工法で得られた不織
布原料布。
【請求項４】．可変引っ張り装置を加熱装置の中に設
置し、２本平行で、向かい合う連続布端クリップを持つ
軌道に原料布を固定して、布端クリップ装置は１本の連
続移動チェーンに設置し、．連続移動のチェーンには軌道を巡らせ、軌道には布
端をはさむ布クリップがあり、布幅に合わせた軌道は平
行から半弧形の曲線で外に向かって開き、再び布面の前
進方向に平行に戻るが、軌道が開いた後の距離は、製造
する布の幅が引っ張り装置に入る前の原料布の幅に比べ
て、少なくとも４０％以上増加するようにする、縦方向
弾性を生み出す不織布加工装置。
【請求項５】半弧曲線を特殊設計とし、．横方向の引っ張り率は１分当たり３．５インチ／イ
ンチから９．５インチ／インチの範囲とし、熱処理する
布を引っ張り装置に入れる際に引っ張る距離を縦方向の
移動速度で割って計算し、．機械の製造方向の速度は、横向き引っ張り速度に比
例して低下させ、縦方向の引っ張り率をゼロ又は１分当
たり１インチ／インチ以下とする、請求項４記載の不織
布加工装置。
【請求項６】．熱接着し、非等方性に混合した熱可塑
性と非熱可塑性繊維を含む、巻かれていない原料布は、
少なくとも７０％の熱可塑性繊維を含み、さらに前述の
原料布の可塑点である２１．１℃（７０°Ｆ）以内の温
度範囲で、原料布を加熱装置に入れ、．加熱された布は連続的に縦方向に移動し、加熱装置
内に設置された可変引っ張り装置に進み、布の両端を横
方向に引っ張り、引っ張り率を１分当たり３．５〜９．
５インチ／インチの範囲で維持し、．引っ張った後の縦方向速度は、布幅の増加により低
下し、布幅の増加により布の長さが減少し、製造された
布の表面は引っ張り方向に対して垂直に弾性を持ち、こ
の弾性は５０％伸ばしたあと、いずれも戻り率が８５％
に達し、さらに布の柔軟性が増し、５％以上の単位重量
が増加し、繊維孔サイズの減少が２０％以下にとどま
り、．冷却したあと、製造した布を軸に巻き取り、巻き軸
の速度は加熱装置と巻き軸との間に設置した引っ張り力
測定器によってコントロールするという、機械方向に弾
性を持った布を製造する不織布加工法。
【請求項７】異方向引っ張り強度を持つ原料布は、熱接
着で均等に混合した７０〜１００％の熱可塑性繊維及び
３０％以下の非熱可塑性繊維から成り、原料布は熱処理
区において連続的に引っ張られ、その引っ張り率を１分
当たり３．５〜９．５インチ／インチとして、引っ張り
率は引っ張り装置内に設置した間隔距離から計算し、製
造された布は引っ張り方向に伸びて、横方向に縮む現象
が見られ、横方向に弾性を持ち、５０％引っ張ったあ
と、８５％以上の戻り率を有し、柔軟性と快適な感触を
増した布とした請求項６記載の方法で得られた不織布原
料布。
【請求項８】使用される原料布が、スパンボンド不織
布、メルトブロー不織布、サーマルボンド不織布、熱可
塑性発泡プラスチック及び熱可塑性フィルムから自由に
選んだ少なくとも２種類の熱可塑性原料布から成り、熱
接着によりラミネートされた、請求項３または７に記載
の不織布原料布。