JPS61502826A - 現場繊維化により形成される不織シ−ト - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 現場繊維化によシ形成される不織シート発明の分野 この発明は重合体からなる不織布の製造、特に１ステツプの現場繊維化によって 形成される重合体からなる繊維シートの製造に関する。

背景技術の説明 布は製織１編成又は不織布に関する技術音用いて、重合体から製造することがで きる。すべての布形成技術には重合、重合体の回収及び繊維の形成が必要である 。製織及び編成による布では、重合体は縦糸及び横糸全織編して織られたり編ま れたりして布になる前に、フィラメントに形成され、続いて多くのフィラメント から成るヤーンに形成される。又不織布は機械的、化学的又は溶剤を用いて互に 結合されるウェブ、シート又は刻まれた繊維から製造される。刺を有する針が繊 維がもつれるように該繊維のウェブに突きさされる。

次に繊維のシートに熱、湿気及び圧力を与えることにより、該繊維は接着されて フェルトに形成される。上述の不織布なる言葉は、互に突刺さって保持される繊 維のウェブ全具備する布をも含んでいる。上記不織布は極めて柔かく、小さな力 にしか耐えられない。上述の従来技術によれば、低重合体音、編み又は織って得 られた布又は不織繊維シートに変換するのに多くの複雑な工程を必要とするため に、多額の資金と人力を必要とした。

１ステツプで、所定の形を有する重合体繊維の網構造全形成する工程は、米国特 許４，１２７，６２４：４．１９８，４６１：４．３９７，９０７：及び４，４ ０３．０６９に開示されている。こｔｌらの米国特許は攪拌を加えることによっ て生ずる溶液からの繊維の結晶化を用いて現場繊維化（ＩＳＦ　）全行なうもの である。繊維は結晶化した繊維の束の密着を有する３次元等方性の網構造全形成 する。繊維の３次元の塊は、音波周波数で加振された溶液全収容する容器全冷却 して作られる。このＩＳＦ技術はその後に、硬化性重合体樹脂を含浸された繊維 の塊を形成する場合にも用いられる。このようなためである。又上記のようにし て形成された繊維の塊は、個々の複数個の繊維すなわち繊維束に分けることがで きる。これらの繊維束は紙を作り、又クロス、マット、不織布、コード及びこれ に類する部材を作るのに有効である。

しかしこれらのＩＳＦ技術によれば、シートの形のＨ＆ｗ、製品全製造するのが 困難であることがわかった。

上記繊Ｈ製品の形は、そ１１．が形成される容器の形に順応するので、溶液全攪 拌しつつある中で自己の形状全保持する薄いシートを製造するには、接近して配 置され、間にシートＴｈ形成する壁を設けることが必要となるからである。しか し上記のような条件を用いてシート全製造する場合、繊維全形成する流れの場の 発生は、溶液に作用する強い毛細管現象による力によって妨げられる。そしてこ のような状態で形成されたどのような材料も、シート形成用の狭いチャンネルか ら取出すことは困難である。

溶液の中に浸した基板上に薄いシート全形成するには、必要な流れの場を発生さ せ、成形品が据シ落されたり、離散したりするのを妨ぐために、多孔性を有する 基板が要求される。この場合には繊維化された材料は、基板にからまった塊とし て形成され、剥離による離脱は阻止される。

発明の総括 この発明によれば、繊維シートは、対向する表面又は多孔性の基板全必要とせず に、攪拌された平らな面上の溶液のフィルムから生長することができる。重合体 溶液の薄いフィルムは上記面上に形成される。上記の面の往復運動によ少、溶液 の内部に於て、溶液と空気との上部境界面に至る該溶液の中に流れの場が形成さ れる。この場合上記流れの場の構成は、主として攪拌面と溶液の境界面によって 定められる。それは空気と溶液との境界面は低い摩擦金有するからである。

重合体が浴液から結晶化されるのに十分な温度勾配を生ずる温度に、該溶液を冷 却し、その間に重合体のチェーンのアンコイリング（ｕｎｃｏｉｌｉｎｇ　）及 び流延（ｏｒｉｅｎｔ　）　ｆ行なわせると、繊維による連続した網構造を有す る多孔性のシートが形成される（ここに速度勾配とは、流体が空間中で、位置の 変化全件って移動する速度の変化を意味する。又流れの場は、空間内の位置と時 間の関数として表わされた流体の速度、圧力及び密度全意味する。）。

繊維化は前述のように、溶液に冷却と攪拌を、同時に施すことによって行なわれ る。この方法は加工を急速に行なうために必要である。このような加工によって 、フィルムは基板の温度まで冷却される。

他に、繊維化は一定温度の溶液に攪拌全行なうことによって行なわれる。上記攪 拌の一定温度は過冷却温度（すなわち、重合体が溶液から結晶化を行なう温度） より、たとえ、ば５〜１０℃高い温度である。基板上の溶液のフィルムの温度は 、基板の温度を周知の方法で制御することができる。上記等温に於ての結晶化の 技術は分別によって成形物から低分子量の種類を除去するのに用いることができ る。上記等温による攪拌の方法によれば、攪拌によって付与された機械的エネル ギは、溶液の適冷温度以上の温度で、重合体の結晶化を発生させる。又更に上記 攪拌によって、重合体の鎖のアンコイリング及び流延全行なうのに十分な速度勾 配を溶液中に発生させ、既に説明したように繊維の網構造全形成させることがで きる。

シートの形成は、溶液の薄いフィルム往復運動をなす面に供給、した後、複数秒 以内に行なわれる。この工程によって、１ステツプで不織布の直接の形成が行な われる。この工程は連続的又は自動化されたバッチ方式で行うことができる。こ の工程は少い量の溶剤を用いて、はぼすべての溶解された重合体を繊維シートに 変換するのに非常に有効である。生長する繊維シートラ製造する速さは、製織又 は編成による場合と同様であり、それは薄いフィルムの繊維化が極めて急速に行 なわれるからである。この発明の工程を用いて布を製造すれば、織られた布及び 不織布を製造する場合に比べて必要とする資金及び労力は少くてすむ。この発明 によれば非常に柔軟で、薄くて、低い引張シ強さをもつシートから、厚くてずっ と引張シ強さの高いシートまで種々のシートラ製作することができる。

重合体からなる繊維シートは、重合体の流れによって強化された結晶化による溶 液からの生成工程に基づいて製造される。シートは太い繊維の網構造に結合され た細い繊維の網構造からなる新らしい複合構造を有している。典型的な細い繊維 は約１μｍ又はそれ以下の直径を有し、太い繊維は約１０μｍ又はそれ以上の直 径’Ｔｈ有している。上記２つの網構造は共に生じた結晶化の際に行なわれる分 子的の相互結合によシ近密に結合されている。その結果結合された細い繊維のダ マスフ（ｄａｍａｓｋ　）　ｆ有するリボン状の不織材は、結合された太い繊維 の地と統合される。この発明によって製造される布は、非常に軽く１平方ヤード につき０．５オンス以下であるが極めて密であり、約１１の細孔全有している。

この類のない製品は、往復運動をなしている平らな面又は板に、高温の重合体溶 液を供給することによって、直接シートの形で製造される。板の面には、溶液の 層の中に強い流れの場を形成するように溝従って模様を付されている。上記表面 の模様は肉眼によって見られるノ母ターンが繰返すシート製品を製造するための 、局部的の流れの場を形成する。

上記工程は重合体の分子を、分子的に結合された繊維の網構造のフィレットに変 換することを含んでいる。該変換は多くの中間面に流れの場を形成することすな わち溶液と板との間の境面に、種々の寸法の流れの勾配を形成することによって 行なわれる。最終製品のシートの肉眼的構造すなわちパターンは、攪拌を与えら れた板に形成されたパターンによって定まる。この発明の工程によれば、シート 生成物は溶液から沈澱させる技術を用いることによシ、どの直線結晶型の重金物 からも製造される。これに加えて、繊維と粒状物との複合体からなる薄いシー） ’（ｆ−製造するために活性化された炭素のような材料ｔ−繊維形成用の溶液に 分散させることができる。

この発明の多孔質の繊維シートは、従来の不織布と同様に絶縁物として、又蒸気 や湿気を伝える事ができるシートとして使用可能である。ポリプロピレンの吸上 作用により、この発明の薄いフィルムの繊維化シートは、使いすてのおむつ及び 外科用のガーゼ全製造するのに適している。

これ等及びその他の特性及び効果は後に記載する発明の詳細な説明及び図面によ って明らかとなる。

図面の簡単な説明 第１図は薄いフィルムの繊維化によって、連続するシートラ製造する本発明の概 略機構全示す側面図、第２図は第１図の平面図、第３図は多孔性を有する繊維シ ートを形成するために重合体溶液の薄いフィルムの繊維化を行なう半連続システ ムの概略図、第４図はスキマー機構の概略図、第５図は薄いフィルムの繊維化に よりシー）１−形成するための第１の溝を有する基板の平面図、第６図は薄いフ ィルムの繊維化にょシ−ト生成物 面図、第７図は第６図の溝を有する基板を用いて、この発明によって製造された 繊維シートの写真、第８図は第６図の基板を用いて製造したポリプロピレンの多 孔性を有するシートの、走査電子顕微鏡写真、第９図は薄いフィルムの繊維化に よってシートを製造するために・母ターン全形成された基板の平面図、第１０図 は、直方体形の桟を有する表面パターンを形成された第９図の基板の概略平面図 、第１１図は第９図に示すパターンを有する基板を用いてこの発明によって製造 されたポリプロピレンの繊維シートの写真、第１２図は、第９図の基板音用いて 製造された、ポリゾロピレンの繊維シートの、走査電子顕微鏡写真である。

発明の詳細な説明 この発明によれば、重合体からなるＮ１．維シートは、重合体溶液の薄いフィル ムを、繊維の生長の誘発を可能とする速度勾配含有する流れの場、全発生させる のに十分な振幅と周波数で、往復運動をなす平表面上に、形成することによって 製造される。基板は１．０００Ｈｚ以下の周波数及び１７６インチ（０，１５ｃ ｎｔ）以上の振幅で攪拌される。基板は繊維シート’ｆｃ取り外すことができる ことができるものであればどのような材料で形成されてもよい。適切な材料には 、金属及びプラスチックを含むが、これに限定されることはない。表面はベルト 又はシリンダのように、平らで連続的に形成することができる。フィルムはシリ ンダの内側又外側の表面上に形成することができる。基板は繊維の厚いシートを 形成する間、攪拌される溶液を保持するように縁ランナーを含むことができる。

重合体と溶剤の混合物は、重合体全溶解するのに必要な温度に加熱される。溶液 は通常０．１乃至１０チの重合体、好ましくは０，５乃至５チの重合体を含有し ている。

この発明に極めて適切な重合体は、高い分子量を有し、架橋構造含有しない高分 子すなわち、高い結晶度を有する線状高分子であシ、適切なポリアルカン、たと えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ（４−メチル−１−ペン テン）等である。又線状高分子、たとえば？リビニリデンフルオリド、ポリクロ ロトリフルオロエチレン及び線状ポリエステル、及びポリアミドのアクリル酸系 誘導体も使用できる。又アルケンモノマー〇共重合体、たとえばグロビレンアク リル酸共重合体も用いられる。

この発明に甲いられる、キシレン、スチレン又はデカリンのように沸点が適度の 高さを有する溶剤は、繊維の塊を形成するために選ばれた重合体と相溶性を有す るように選択される。周囲温度に冷却された後、第１次の溶剤は沈澱した繊維の 塊からペンタン、メタノール又はアセントンのような低沸点の溶剤音用いての抽 出又は洗浄によって、除去され、続いて乾燥ステップが行なわれる。

その上で８１！維化が行なわれる面の往復運転すなわち振動は、少くとも一方向 に与えられる。フィルムは高さくＨ）に比べてずっと大きい幅（Ｗ）ｋ有してお り、その化成１は少くともｖｌ、好ましくは少くとも１０／１である。上記フィ ルムは極めて薄（、Ｑ、１ｃｎｔ又はそれ以下のオーダにすることができる。最 大の高さは、行桿に於て定められた限度によって決定される。フィルムの高さは 、繊維化全多段の工程で行なうことによって増加することができる。このとき、 形成されたシートは、更に高さ全増すための次行程の繊維化のための基礎体とし て使用することができる。

フィルムの繊維化全行なう装置の例は第１図及び第２図に示されている。これら の図は概略図であシ、先に記載した本発明の説明の周知の部分に関する細部に付 いての説明は省かれている。上記装置はフィルム形成装置１０．巻取り−ルＪ４ に接続された乾燥装置１２を含んでいる。連続ベルト１６の彫金なす基部はシリ ンダ形のローラ１Ｂ、２０上に配置され、各ローラ１ｇ、２０は中心軸２２．２ ４に回転可能に軸支されている。シリンダの側方にそれぞれ延出する軸は案内部 材２６．２８ｆ通過して突出し、該案内部材は支持台２６．２８に結合される。

各軸の一端は軸受組立３４．３６に装着され、他端は音響的（ａｃｏｕｓｔｉｃ 　）すなわち空圧式駆動装置のような攪拌装置３８．４０に結合されている。

溶液供給装置４２は計量分配手段、たとえば複数個のノズルヘッド４４を含む。

このノズルヘッド４４は連続ベルトＪ６の先端縁すなわちシリンダ形のロール１ ８のに近いベルト１６の上流側表面の上方に設けられている。計量分配手段はベ ルト１６の上方に配置された連込溝を有する供給装置であってもよい。上記ベル トには縁部ランナー４６．４８ｆ設けてもよい。

溶液はベルトの一個所でなく、第１のノズルヘッド４４の第１の組の下流側に第 ２の粗金配置することにより１個所以上の位置から供給することができる。ノズ ルヘッド４４．５０は計量パルプ５４金含む流路によシ高分子溶液を収容し、加 熱されたタンク５２に接続される。

他のタンク５６は気化性を有する非溶剤を収容し、下流側のシリンダローラ２０ の近くに配置されたノズル５７のセットに接続される。ドクタブレード５８は、 形成されたシート６０を連続ベルト１６から分離してベルト８４上に移動す丸シ ート６０は次にローラ６２．６４により、炉６５を通過し、乾燥した繊維シート ６８に形成される。シート６８は巻取リール１４に巻げられる。ロール６２．６ ４及びシリンダ形ロールＩ８，２０及びリール１４の駆動部７０，７２．７４は 、それぞれ共通の速度制御器７６に接続することができる。他のスキムブレード ８２　ｆ’ｌ　’／−）　６０　ｋ、該シートが巻上げロール１４に送られる前 に、乾燥機Ｊ２の中で、回転するベルト８４から取シ外すのに用いられる。

第１図及び第２図の機構は、音響的駆動装置３８゜４０及び制御器７６の作用に よって動作し、シリンダ１８．２０及び６２ｅ６４及び巻上げリール１４の回転 を開始させる。計量パルプ５４は、溶液のフィルム８０をベルト１６の上流側の 表面に流すように働く。

フィルム８０はランナー４６．４８の方に外向けに広がる。攪拌機構の動作はベ ルト１６上の溶液のフィルムを攪拌することである。音響的駆動装置３８．４０ は、軸受組立３６．３４の中で、かつ案内部材２６゜２８を介して軸２２．２４ ｆ水平に往復運動させるように駆動される。シリンダ１８．２０は軸によって往 復運動全行ない、ベルト１６を振動的に運動させる。

溶剤が冷えると、直線状の高分子鎖が延ばされ、上記攪拌を施されつつ沈澱する 。高分子鎖から繊維が形成され、該繊維は網構造をなすように結合され、多孔性 することによって除去される。シートは次に乾燥装置１２によって乾燥される。

シートの繊維化も、第３図に示す固定式の振動テーブル９０の上で行なわれる。

テーブルには種々の厚さのシー）１−形成できるように縁９２が設けられ、該テ ーブルは往復駆動装置９４の上に取付けられる。トラック９８上の搬送装置９６ は、テーブルの上方に配置されている。搬送装置１００は、テーブル９ｏの上方 でトラック９８の上で該搬送装置１００ｆ前後に動かす往復運動機構１０２に結 合される。溶液スプレー用のノズル１０４，１０６及び溶媒用ノズル１０Ｂは上 記搬送装置上に装着され、可撓性を有するホース１１０．１１２ｔ−介して、溶 液タンク１１４及びこれと交代する溶媒タンク１１６に連結される。スキマー機 構１１８も搬送装置１００上に装着される。第４図に示すように、スキマー機構 １１８は、形成されたシートラ振動テーブル９０から分離するスキマブレード１ １７と、これと共線の抑圧パー１１９を具備する。

該抑圧パーは下方に押しやられ、テーブル９ｏが端部に達したとき形成されたシ ートを把持し、テーブル９０の端部でローラ１２２，１２４の上に装着された搬 送ベルト１２０に送る。パルプ１３８．１４０及び往復運動機構１０２用のモー タ１４３のためのサーゲ機構１３０，１３２，１３４は、すべてシステムの運転 の論理的制御を行なうシーケンス制御器１５０によって制御される。このような シーケンス制御器１５０は直ちに調達可能な器機によって形成されている。この システムはパルプ１３８を開いて、ノズル１０４゜１０６から溶液スプレー用、 トラック９８上の搬送装置１００を右方に、溶剤のフィルムがテーブル及び縁に よって形成された流延用キャビティに充たされるまで移動するように操作される 。テーブル９０は繊維シートが形成されるまで攪拌される。次にパルプ１３Ｂは 閉鎖され、パルプ１４０は開かれてノズル１０８からシートの上に交換溶媒がス プレーされ、搬送装置はスキマブレード１１７とともに左方に移動され、スキマ ブレードはシー）ｔ−テーブルの表面から分離させる。

分離されたシート１４１は次にスキマプレート１１７と抑圧パー１１９の間に把 持され、搬送ベルト１２０の上に送られる。搬送ベルト１２０はシートを乾燥装 置１５１を通して梱包場所１５２に運ぶ。必要に応じては、搬送装置１００の、 トラック上に於ての前後運動を搬送装置を回転木馬式にテーブル９ｏの上方で回 転させる運動に変更し、前述の諸工程を実施するようにしてもよい。

以下詳細に記載される例に示すように、フィルムの繊維化は、ＭＢエレクトロエ ックスのモデルＡ　Ｐ　Ｍ２Ｏのエキサイタ（ｅｘｅｉｔｅｒ　）　ｔ−使用し 、約ＩＸ２．５インチ（２，５４Ｘ　６．３５　ｃｍ　）の小さい直方形の攪拌 されたアルミニウムクーポン、又は約３×８インチ（７，６２Ｘ２０．３２α） のアルミニウム板に対して行なわれた。板の縁は長手方向に上に向かって曲げら れ、１／４インチ（０，６３５３）の側壁が形成されている。

上記側壁は、繊維を形成する溶液が繊維化の間に流出せぬように制限する。又あ る種の板にあっては、板の上面に溝が形成される。この溝は約１ミル（０，０２ ５４ｍ）の深さを有し１／８インチ（３，ｔ７ｓｍ）離れて、横方向又は３イン チの寸法に形成される。上記の溝は攪拌を受けた溶液のフィルムの中に流れの場 が生ずるのを助長する働きをなす。

ポリグロビレン溶液の薄いフィルムの繊維化は一般に次のように行なわれる。重 量／体積比（以下ｗ／ｖ比）が０．５〜２チである１２５℃の重合体（キシレン ）溶液は、攪拌されつつあるクーポン又は板の上にほぼ一様な被膜を形成するよ うに、該クーポン又は板の上に急速に注がれる。上記クーポンは５０　Ｈｚに相 当する周期で０．３インチ（０−７６２ｃｍ　）の攪拌を行なうように駆動され る。繊維化はゼラチン状の膜が形成される迄、通常１０〜１５秒間継続される。

続いて、フィルムは、クーポンの表面から手動による持上げ、剥がし又は該表面 上を滑らせることにより、該表面から取り去られる。該フィルムは、アセトン又 はメタノールのような抽出用溶剤中に入れられ、キシレンの除去が行なわれる。

実例１ 第１の繊維化試験は、ｗＺｖ比が２％のポリプロピレン溶液を１２５℃のキシレ ンの中の、攪拌中のクーポンの滑らかな面上に供給することによって行なわれた 。その結果、極めて薄いゼラチンフィルムが数秒間で形成され、該ゼラチンフィ ルムから乾燥されて繊維含有量の少いティシュ−のようなシートが得られた。

この場合側方に制御する頬、制手段７５モないと、過剰の溶液はクー、Ｉ？ンの 側方に流出する。

実例２ クーポンの表面は、溶液の流れの場を更に強めるために、やすりによって粗面に 形成される。このように形成されたクーポンは、攪拌され、高温のポリゾロピレ ン溶液は表面上に注がれる。このようにして形成された繊維を含むシートは、第 １の実例よ）多量の繊維を含み、高い引張り強さを有する。走査電子顕微鏡（Ｓ ＥＭ　）を用いた試験によると、この実例のシートは相互に連結したＮ１．維か らなる構造を有するという特徴が認められた。

実例３ 溶液の比較的厚いフィルムの中の流れの場に対する基板の表面影響は、溝を設け たアルミニウム板によって研究された。

第５図に示すように、基板２１０は２１２で示すアルミニウム板のように形成さ れ、該アルミニウム板２１２の長手方向両側には上方に起立し、長手方向に延び る側壁２１４．２１６が設けられている。該側壁は、繊維化の間に、高温の溶液 が流れ去るのを阻止す該溝は溶液の流れの場の形成を助長するように、深さ約１ ミル（Ｏ１０２５４醪）を有し、ｌ／／８インチ（０，３１７ｃｒｎ）の間隔を おいて形成されている。基板２１０はねじ孔２２０と２２１を介して、ＭＢエレ クトロニクスのエキサイタ（図示せず）にボルトによって取付けられている。

−ａの試Ｍは、φ２チのプリプロピレン／キシレン溶液を、５０Ｈｚに対応する 周期で移動距離０．３インチ（０，７６２ｃｒｎ）で往復運動する基板上に乗せ て行なわれだ。どのような溶液を供給しても、ゼラチン状のシートは１０〜１５ 秒の間に形成された。湿った織物は容易に板の面方向に滑らしたり又は上に引上 げて取外しやすい。この工程は多くのシートを製造するときは、引続き繰返され る。

この例のシートは小さいクーポンの上で形成されたシートに比べて厚い。又キシ レン又はアセトンで濡らされた場合には、よい品質のものができる。シートを一 晩中アセトンに浸しておけば、７−トの引張シ強度はボール紙とほぼ同様の引張 り強度を有するようになる、シートをソックスレー抽出器で処理し、空気乾燥を 行なうと、シートはもろくなり、低い強度を有するようになる。ＳＥＭによる調 査によれば、このシートが含有する繊維量は少いことがわかった。又クーポンを 用いて強いシートを得るだめの、繊維量の多い含有量は、極めて薄いフィルムの 溶液に起される、強い流れの場によって、達成されると考えられる。

実例４ 試験は、荒く細分化したポリプロピレン及びポリエチレンの混合物に対しても行 なわれた。この試験の目的は２つある。その１つは上記の細分化によって、高分 子量の分子が高い濃度になると考えられることである。重合体の分子理論によれ ば、重合体は分子が大きい程、分子のアンコイリング（ｕｎｃｏｉｌｉｎｇ　） の際に、高い可撓性と伸長性を生ずる。従ってより多く分子の摂動（ｐｅｒｔｕ ｒｂｔｎｇ　）に応じて変化し、又よシ大きな変形速度勾配を発生する。第２に ポリプロピレンに少ｉポリエチレンを加えると、格子の結晶化の熱力学的の速度 が低くなり、従って速度の場が分子の摂動による効果を得る機会が増加するはず であることである。

ｗ／ｖが２％のポリゾロピレンとｗ／ｖ　カ１　％　（７）ポリエチレンを２５ ０ゴのキシレンに混ぜて生じた混合物は、７５℃、８７℃、９５℃、１０５℃及 び１１５℃に加熱される。このとき上記各温度に於いての３０分の溶解時間後に 、１００ｍＪの液体が溶液の上部から取出され、これに１００ｒＩＬｌの新しい キシレンが加えられる。最後に得られた１１５℃の混合物と溶液は、残った重合 体の溶解を行なうために１２５℃に加熱される。

ポリプロピレンとポリエチレンとキシレンとの高温溶液は、実例３に於て説明し た攪拌を受けているアルミニウム板に供給される。このようＫして布のシートが 形成され、該シートは上記板から取り外される。

このとき上記シートは湿めった状態にあり、たとえば通常の湿めった織物に比べ て構造的に勝れている。父上記シートを乾燥してアセトンを抽出すると、該シー トは実例３のシートに比べて高い可撓性と多孔性を有するものとなる。上記シー トを走査式電子顕微鏡で調査した所、シートは実例３に比較して高い繊維含有量 を有している事が確められた。しかし上記シートは期待する程の強さや耐久性を 有しておらず、引張ると容易に裂けるものであった。

高い引張シ強さを有するシートを作るため用いられた流体力学は十分に役立たな かった。先に検討したように、溶液の中の速度勾配は、分子のアンコイリング及 び延伸、すなわち結局繊維の結晶化を行なうのに必要であると考えられている。

第５図に示した板の表面に設けられた溝は、溶液の層の中必要な速度勾配を形成 する働をしない。これは、縁部の面積が溝の面積に比べて非常に大きいことから 、多分理解できると思板２３０は第６図に示すように、縁２３４の面積より大き な溝面積２３２を有し、実例３及び４の第５図の板の場合よシも、板上の溶液の 流れに大きな影響を与えることができる。溝の面積と縁部の比は少くとも３Ａで あるのが好ましい。縁の高さは、溝の中に乱流を発生させるのに十分の高さであ ることが必要であり、溝の幅の２乃至５倍に定められている。第６図に見るよう に、３×８インチ（７，６２Ｘ２０．３２ｔＭ）の形のアルミニウム板２３０に は、高さが０．０２５インチ（０，６３５目）で幅が０．０４インチ（１，０１ ６ｍ）であシ、０．１６インチ（４，０６４ｆｉ）の溝間隔をへだてで配置され た両側部には屈曲されて、側壁２３６゜２３８を形成する。縁２３４が加工され 、上記板は該板の側方に配置されたＭＢ電子エキサイタ（図示せず）上に取付け られ、先に説明した試験の場合と同様に水平方向に攪拌される。

試験はｗ／ｖが２チのポリプロピレン及びキシレン溶液と縁を有する攪拌用の板 を用いて行なわれた。過剰の温度１２０℃の溶液は、第６図の板の表面上に急速 に注がれ、溶液の多すぎる分は、板の端部がらあふれ出した。溶液が供給されて いる間、該板は周波数５０ヘルツ、約０．３インチ（０，７６２日）の振れで攪 拌された。シートは約１５〜２０秒で形成され、このようにして出来たシートは 、従来技術によって製造されたシートに比べて著しくすぐれた性能をもっている 。

を示す。このシートは多くの繊維を含み、非常に大きな引張シ強さを有している 。又このシートは手で取扱った上の判断によれば、乾燥したときは、従来技術に よって形成されたシートに比べて、比較的に柔がく、可撓性があシ、かつ丈夫で あることがわかった。又シートの細かい組織は、ＳＥＭを用いて撮影した２０Ｘ 及び５０００Ｘの拡大写真で検査された。２０倍の拡大写真は、第８ａ図に示す ように、繊維２４４がフィルム部材２４６中に形成され、互に組合って、やや密 な網構造をなしているのを示す。第８ｂ図は５ｏｏｏｘの拡大写真を示す。この ５ｏｏｏｘの拡大写真によれば、シートは互に連結された大きな繊維の網構造に 接続された、非常に細くて互に密に連結された繊維の群を有していることがわか る。上記の網構造の繊維は、現場結晶化によって形成された繊維の直径の、通常 １０〜１００倍直径を有している。その結果本発明のシートは、該シートを通し ていっばいに延びる太い繊維からなる開いたマトリックス構造を有し、該マトリ ックス構造には、共に結晶化され、上記マトリックス構造の中に形成された開い たスイースを架橋する細い繊維が結合されている。この細い繊維は繊維の網構造 のより１０〜少くとも５０倍小さく形成されている。

実例６ ポリプロピレンの分溜によって得られた高分子量（蘭）物質が攪拌しつつ行なう 薄いフィルム作成（ＩＳＦ　）に用いられる。上記分留は、ｗ／ｖ　２％の１０ １℃のポリプロピレン及びキシレン溶液に現場結晶化すなわち、ワイヤスクリー ンを用いて行なう結晶化を施して得られる。その後に繊維化された材料は、ＨＭ Ｗ物質の溶液が０．５％φとなるように再溶解され、高い濃度にされることはな い。薄フィルムに攪拌を施しつつ形成された蘭製造物のＳＥＭ写真には、ＨＭＷ 製造物の組織が実例５の方法によって製造された標準的な高分子材料に比べて、 更に一様であり、多量の繊維を含んでいることを示している。繊維を含まない材 料は標準の材料に比べて綿状というよシも、むしろフィルム状の材料として見ら れる。

第６図に示す縁を有する板を用いて製造され広い溝を有するシートは、従来技術 による７−）Ｋ比べて手による取扱い（すなわち可撓性、機械的の完全さ、ソフ トな感触）及び繊維組織に於て非常にすぐれている。

シートに於て強さ、可撓性及び多孔性を更に改良することは良いことである。こ のような改良は、繊維の数を増すること、及び網構造のつなぎ目間の繊維の直径 及び長さを増すことによって達成される。流れの流体力学的考案によりて、最適 の繊維化基板表面の形状は、形状、寸度及び縁と溝との間隔を適切に設計するこ とによシ、溶液の層のすみずみまで、最も強い流れの場、すなわち最大の速度勾 配を形成する形状でなくてはならない。

従って攪拌方向に走る複数個の溝から成る第１及する複数個の溝からなシ、第２ のセットは、第１のセットと直角方向に延出する複数個の溝からなる。この溝は 第９図に示すように、アルミニウム板に機械加工を施して桟のように突出する部 分を設けることによって形成される。流体力学的考案によれば、流れの場の強さ は、上記突出部分すなわち桟で形成されたノ４ターンを有する基板に基因して発 生する強い渦運動によりて、増加する。この場合、溝の一方のセットは、突出部 分の列が往復運動の方向に順次移動して設けられ、そのために連続せぬように形 成されている。このように基板には該基板の往復運動の方向と直角の方向に連続 して走る溝のセットが形成され、上記往復運動と平行には、不連続な溝が形成さ れる。上記突出部分は、装置の攪拌方向に於てバッファとして作用し、流体の渦 運動を上記突出部分をめぐるチャンネルの中に移動する。このように流体の移動 によって、チャンネル内のより密で、より強い繊維の網の形成が促進される。

このよう力繊維の網はチャンネルＡターンの概略のボッチイブの繰り返しであり 、強化マトリックスを現場製造するときのように、全シートの中をつきぬけてい る。上記の構成はシートを目視検査すればわかる事である。形成されたシートの 厚さに対応してシートの一面又は両面に加工が行なわれる。

突出部分の寸法により効果の分析が行なわれだ。

速度勾配の大きさは、流体の厚さが上記突出部分の高さより大きい限り、突出部 分の高さに比例し、溶液は上記突出部分を越えて流れる。

第１０図には、突出部分２５０からなる列１，３゜５と、該列の間に設けられ、 突出部分２５２からなる列２，４等が示されている。偶数番号の列の突出部分は 、奇数番号の列の突出部分に対して移動した位置に置かれている。突出部分はど のような形でもよいが、適宜の直方体形の桟で形成されるのが好ましい。この突 出部分は往復運動の方向と直角の方向に、最長部分が延びるように配置される。

この方向は第１０図には′Ａ″で示されている。突出部分２５２はたとえば１の 列に於て互に隣接配置された突出部分２５０間のチャンネル２５４をふさぐ。上 記チャンネル２５４は若し突出部分２５２が無ければ引続いて配置された突出部 材の列を横切って延出するように形成されている。

各列の桟の間の距離り、は＠Ｗの少くとも１．５倍に形成され、桟の長さＬｌは 上記距離Ｌ２より短かいことなく、そして桟の高さは通常、少くとも幅Ｗの長さ に形成されている。番号が奇数（又は偶数）である桟の列間の距離Ｄ２は幅Ｗの 少くとも３倍に１又隣接する列の桟の間の距離Ｄ１は幅Ｗの少くとも１．５倍に 形成されてＡる。

シートは以下に示す詳細説明のように、システムに設けられた桟の配置・ぐター ンを備えた振動板の上に形成され、該システムに於ては、高分子溶液とキシレン を収容するタンクは、第３図に示すように震盪システムの上方に配置されている 。熱を通す銅パイプは、高温溶液又は溶剤リンスを繊維化板に運ぶ。流体はファ ン状のアプリケータによって計量分配される。

シートは２パーセントのφを有する１２５℃の月？リプロピレン及びキシレン溶 液を第９図及び第１０図に示すように形成された・やターン板上に計量分配する ことによって形成される。該パターン板の長さくＬ）。

幅（Ｗ）及び高さくＨ）の寸法は次のように定められる。

Ｗ＝０．０３２インチ（０，０８１ｍ）第９図のノゼターン基板を用いて製造さ れたシート材料の写真は第１１図に示されている。該材料は繊維の量、多孔性及 び強度に於て良好である。第１２ａ図及び第１２ｂ図はＳＥＭを用いて倍率は２ ０Ｘ及び１００×で撮影した写真である。該写真は、シートが太い繊維の網構造 を有し、該網構造は、細くて光沢のある繊維の網構造２６２と、分子結合によっ て、架橋されている。上記の太い網構造はチャンネルのパターンを示している。

第１２ｅ図及び第１２ｄ図は上記材料を５００×及び１００ＯＸに拡大した写真 である。

上記シートは約１簡の気孔を有し、１平方ヤードにつき０．５オンスの密度を有 している。

その他の繊維の網構造のｄ’ターンは、桟の形状と寸法を変更すること、及び桟 の向きを、交互に並ぶ列に関して相互に又は攪拌方向に対して変更することによ って得ることができる。

実例８ １の割合で含む、２％の”ＩＩ／’Ｙ溶液を用いる以外は例７と同じプロセスを 使用する。

実例９ この例はポリプロピレンの１．０％φ溶液ヲ用いて、例７と同じプロセスを行な った例であり、ＳＥＭ写真には例７の場合よシも密度の低い繊維網構造が示さこ の例はポリプロピレンの０．５％φ溶液を用いて、例７と同じプロセスを行なっ た例であり、繊維の密度は例９の場合より更に低い。

実例１１ この例の板では、所定の攪拌状態に於て強い渦運動が生ずるように、桟の高さを 高く形成されている。

上記の寸法は下記の如くである。

Ｗ＝０．０２５インチ（０，０６３ｍ）この例に於ては、シートは２釘砂ｖのポ リプロピレン溶液を１２５℃にて、既に明した例と同様にがきまぜのために駆動 された板の上に計量分配され、桟のノやターンに対応して形成された明白に大き な繊維の網構造を有する強いシートが形成される。

上記した種々の例はこの発明の好ましい実施例に過ぎず、この発明から遠く離れ ることなしに、多くの置きかえや変形が、可能で゛ある。なお、この発明は、実 施例に用いた特別の重分子溶液に限られることはなく、現場繊維化が可能なすべ ての重合体を含んでいる。

又更に本発明は、この明細書中に記載された特殊なプロセスの細部に制限される ことなく、現場繊維化工程を行うために必要な変形プロセスを含むものであって もよい。特に、溝又は突出部材の基板上のパターンは、形成されるシートの繊維 の網構造に対して望まれるパターンであってもよい。最後に、この発明はここに 記載された特別の装置に限られることなく、ここに記載した現場繊維化プロセス を行なう事ができるものであればよい。

Ｆｉｇ、　ｊｌ。

Ｆｉｇ、８ａ。

Ｆｉｇ、１２ａ。

国際調査報告

Claims (50)

【特許請求の範囲】
1. １．溶媒の中に、繊維を形成する重合体を溶解して、溶液を作るステップと； 上記溶液を基板の上に供給し、薄いフイルムを作成するステップと； 上記基板に機械的な力を印加して、上記フイルムの中に、流れの場を形成し、そ の間に上記溶液が冷えて、重合体繊維の連結した網組織が形成されるようにする ステップ を具備する繊維シートの製造方法。
2. ２．上記基板が、該基板に与えられた約１０００ヘルツ以下の周波数の振動によ り駆動される、特許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．上記基板が、０，０６インチ（０．１５２４ｃｍ）を越える振幅で行なわれ る往復振動によって駆動される。 特許請求の範囲第２に記載の方法。
4. ４．上記フイルムの厚さは、約０．１乃至０．２ｃｍである特許請求の範囲第３ 項に記載の方法。
5. ５．上記フイルムの幅と高さの比が少くとも２／１である特許請求の範囲第４項 に記載の方法。
6. ６．上記溶液が重量／容積比の１００分率が約０．１乃至２０の重合体を含む、 特許請求の範囲第５項に記載の方法。
7. ７．上記溶解が、上記溶媒と重合体との混合物を、該重合体が溶媒に十分に溶解 される温度に加熱することによって行なわれる、特許請求の範囲第５項に記載の 方法。
8. ８．繊維を形成する重合体は、高分子量を有し、架橋状の重合体以外の重合体で 高い結晶度を有する、特許請求の範囲第７項に記載の方法。
9. ９．上記重合体がポリアルケンである、特許請求の範囲第８項に記載の方法。
10. １０．上記重合体がアイソタクッチポリプロピレンである、特許請求の範囲第９ 項に記載の方法。
11. １１．上記溶媒が１００℃以上の沸騰点を有する、特許請求の範囲第７項に記載 の方法。
12. １２．上記溶媒が、低い沸騰点を有する第２の溶媒と交換することによって、シ ートから除去される、特許請求の範囲第１１項に記載の方法。
13. １３．第１及び／又は第２の溶媒を除去するために、シートを乾燥させるステッ プを更に有する、特許請求の範囲第１２項に記載の方法。
14. １４．ソートを基板から分離するステップを更に有する、特許請求の範囲第１項 に記載の方法。
15. １５．上記基板が金属である、特許請求の範囲第１４項に記載の方法。
16. １６．上記基板が平らな表面を有する、特許請求の範囲第１４項に記載の方法。
17. １７．上記基板の表面が粗面である、特許請求の範囲第１４項に記載の方法。
18. １８．上記表面が不連続である、特許請求の範囲第１７項に記載の方法。
19. １９．上記表面が複数個の溝のパターンを有する、特許請求の範囲第１８項に記 載の方法。
20. ２０．上記溝の面積が溝でない部分の面積より大きい、特許請求の範囲第１９項 に記載の方法。
21. ２１．上記の溝が少くとも０．０１インチ（０．０２５４ｍｍ）の深さを有する 、特許請求の範囲第２０項に記載の方法。
22. ２２．上記表面が、該表面に突出部材のパターンを形成するように、第１の方向 及び第２の方向にそれぞれに向く複数個の溝のセットを有する、特許請求の範囲 第２１項に記載の方法。
23. ２３．上記突出部材が複数個の列に配置され、偶数番目の列の突出部材は、奇数 番目の列の突出部材に対して、喰い違って配置されている特許請求の範囲第２２ 項に記載の方法。
24. ２４．上記攪拌は基板の往復運動として与えられ、上記突出部材は直方体形を有 し、その長さを基板の往復運動の方向と直角方向に向けて配置され、連続的に形 成された溝は上記往復運動方向と直角の方向に延び、不連続的に形成された溝は 上記往復運動に平行に延びている、特許請求の範囲第２３項に記載の方法。
25. ２５．上記溶液は基板の温度まで、冷される特許請求の範囲第１項に記載の方法 。
26. ２６．上記溶液は制御された温度状態より低い所定の温度に冷却される、特許請 求の範囲第１項に記載の方法。
27. ２７．繊維シートを製造するように、 ａ）繊維を形成する重合体を溶媒の中に入れて溶液を作るステップと； ｂ）薄いフイルムを形成するために、上記溶液を基板に供給するステップと； ｃ）機械的な力を基板に与えて、上記のフイルムの中の流れの場を形成するのに 十分な力を、該基板に印加するステップと； ｄ）上記の機械的な力を印加すると同時又は印加した後に、上記重合体の中に、 連続して形成された繊維の網構造を有する繊維シートのように上記溶液を冷却し て、重合体を結晶化するステップ、を有する繊維シートの製造方法。
28. ２８．ａ）上記フイルムは上記機械的な力を印加した後に冷却され、 ｂ）上記フイルムは、上記溶液の過冷却温度より５〜１０℃高い所定温度に冷却 される、請求の範囲第２７項に記載の方法。
29. ２９．請求の範囲第１項の方法を用いて、重合体からなる繊維シートを製造する システムであって、次記ａ）乃至ｄ）の構成要件を有するシステム。 ａ）シートを形成する表面を有する基板。 ｂ）基板に機械的な力を加える手段 ｃ）基板の表面上に、重合体の溶液のフイルムを形成するための計量分配手段 ｄ）基板の表面からシートを取除く手段。
30. ３０．上記表面に、該表面上のフイルムを保持するための縁ランナが設けられて いる、請求の範囲第２９項に記載のシステム。
31. ３１．溶剤をシートに作用させる手段を更に有する、請求の範囲第２９項に記載 のシステム。
32. ３２．シートを乾燥する手段を更に有する、請求の範囲第２９項に記載のシステ ム。
33. ３３．基板が上記計量分配手段の下方に設けられた連続的に運動するループの形 をしている、請求の範囲第２９項に記載のシステム。
34. ３４．上記計量分配手段の取付けと移動のためのキャリヤ及び上記キャリヤに結 合され、該キャリヤを基板の表面を横切って繰返し移動させる手段を更に含む、 請求の範囲第２９項に記載のシステム。
35. ３５．上記基板の表面が粗面に形成されている請求の範囲第２９項に記載のシス テム。
36. ３６．上記表面が不連続に形成されている、請求の範囲第３５項に記載のシステ ム。
37. ３７．上記表面が複数個の溝からなるパターンを有する、請求の範囲第３６項に 記載のシステム。
38. ３８．上記複数個の溝の面積が、溝を形成されない部分の面積より大きく形成さ れた、請求の範囲第３７項に記載のシステム。
39. ３９．上記溝の深さが少くとも０．０１インチ（０．０２５４ｃｍ）である、請 求の範囲第３８項に記載のシステム。
40. ４０．上記表面が、突出部材パターンを形成する第１の方向に向かう溝及び第２ の方向に向かう溝を有する、請求の範囲第３８項に記載のシステム。
41. ４１．上記突出部材は列を表して配置され、偶数番目の列の突出部材は奇数番目 の列の突出部材に対して喰い違った位置にある、請求の範囲第４０項に記載のシ ステム。
42. ４２．上記攪拌運動は往復運動として基板に加えられ、上記突出部材は直方体形 をなしてその長さを基板の往復運動方向と直角方向に向けて配置され、連続する 溝は上記往復運動と直角方向に延出し、不連続の溝は上記往復運動と平行に延出 するように形成されている、請求の範囲第４１項に記載のシステム。
43. ４３．所定の重合体からなり、上記シート一杯に延び、開いたマトリックの複合 体を形成する太い繊維を具備し、該開いたマトリックス内の開いたスペースが、 ともに結晶化された細い繊維に架橋されている、請求の範囲第１項に記載の重合 体から成る繊維シート。
44. ４４．上記太い繊維からなるマトリックスは所定のパターンを有する、請求の範 囲第４３項に記載のシート。
45. ４５．上記パターンが長方形状をなす網のパターンである、請求の範囲第４４項 に記載のシート。
46. ４６．上記シートの表面に模様が形成されている、請求の範囲第４５項に記載の シート。
47. ４７．上記の太い繊維が円形断面を有し、少くとも約１０μｍの直径を有する、 請求の範囲第４４項に記載のシート。
48. ４８．上記細い繊維が円形断面積を有し、約１μｍ又はそれ以下の直径を有する 請求の範囲第４７項に記載のシート。
49. ４９．厚さが約０．１乃至０．５インチ（０．２５４乃至１．２７ｍｍ）である 請求の範囲第４３項に記載のシート。
50. ５０．細孔が約１ｍｍ又はそれ以上である請求の範囲第４９項記載のシート。