JPS6245763A - 医療用不織布およびその製造方法 - Google Patents

医療用不織布およびその製造方法

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JPS6245763A
JPS6245763A JP61184343A JP18434386A JPS6245763A JP S6245763 A JPS6245763 A JP S6245763A JP 61184343 A JP61184343 A JP 61184343A JP 18434386 A JP18434386 A JP 18434386A JP S6245763 A JPS6245763 A JP S6245763A
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高強度を特徴とする、医療用布地として用い
るのに特に適した非補強の微細繊維ウェブから成る不織
布に関する。
本発明は不織布、特に医療用布地に関する。本明細書中
で用いる「医療用布地」と言う用語は、手術用ドレープ
、手術着、機器類カバー等の布地として使用することが
できる布地を指す。このような布地は、意図する用途に
不都合な(確実に役立つために必要なある種の特性を有
している。これらの特性には、強度、耐しみ通り性とよ
く言われる水又は他の液体に対する耐浸透性並びに通気
性、柔軟性、ドレープ性、滅菌性及び細菌遮断性がおる
重要な応用分野において、これらの特質又は属性のい(
つかは、任意の布地のそれぞれ::おいて互いに正反対
であるように思える。従って、通常の使捨て医療用布地
は所望の属性を最適にバランスするに至っていない。例
えば、スパンボンドウェブ、ランダム配列ステープル繊
維ウェブ、ティッシュとスクリムとの積層シート、スパ
ンレース(spunlaced )ウェブ又はそれらの
組合せから主として成る従来の布地が通気性及び柔軟性
と常にバランスする撥水性および遮断性を改善する目的
で試みられた。すなわち優れた通気性及び他の美的特性
を有する布地類は、耐しみ通り性において比較的劣る傾
向にある。さら(:他の例としては、強度を改良するた
めに、布地の坪量を増し、高度にウェブを圧縮し、バイ
ンダーを添加もしくは増加し、又はこれらの技術をいろ
いろ組合せて使用することが一般に知られている。しか
しながら、得られた布地は一般に堅く、かつ通気性に劣
る傾向にあるので、このような試みは、望ましくない美
的特性を有する結果にしばしばなる。
遮断性があることが望ましい用途に微細繊維ウェブを用
いることが従来技術において知られている。微細繊維は
1ミクロン未満から10ミクロンまでの直径を有する繊
維である。微細繊維ウェブは、溶融噴射法によって通常
製造されるので、溶融噴射法(melt−blown)
ウェブとしばしば言われる。布地構造体に比較的細い直
゛径の繊維を用いると、通気性を過度に譲歩することな
く、高い撥水性又は濾過性を有するようになるというこ
とが一般に認められている。これまでに製造され、かつ
医療用布地として使用するつもりの微細繊維ウェブ布地
は、熱可塑性繊維スパンボンドウェブもしくはフィルム
、又はその布地に必要な強度を与える他の補強用ウェブ
を積層、もしくは結合した微細繊維ウェブの複合体であ
った。これまでに開発された溶融噴射性微細繊維ウェブ
は、補強しない場合、比較的低い坪量で高い強度が望ま
れる医療もしくは他の用途に用いるには不十分な強度し
か有していないと報告されている。例えば、「ジャーナ
ル参オブ・インダストリアル・ファプリツクス(Jou
rnal  of  Industrial  Fab
rics) J、3巻、1号、33〜44ページ(19
84年)において、同一材料から成る通常のウェブ又は
フィルムと比べた場合、溶融噴射法ウェブの最も重大な
欠陥は単位坪量当たりのそれらの強度であると示されて
いる。日本公開特許第58−180,653号は、溶融
噴射法シートが引張強度に欠けており、この欠陥は、延
伸されていない繊維を用いてこのシートを形成している
こと(:由来していることを示している。英国公開特許
第G、B、2104562A号は、医療用布地として使
用するために溶融噴射法ウェブ(二強度を付与するのに
他の繊維補強材が必要であると開示している。米国特許
第4,041,203号は、医療用布地として有効な布
地を製造するために微細繊維ウェブとスパンボンドウェ
ブとを組合せることによって製造した不織布を開示して
いる。この特許は、適切な強度を付与するために溶融噴
射法ウェブを補強する必要性を実証する種々の実施例を
開示している。この、特許の実施例1は、スパンボンド
ウェブ補強層を加える前及びその後の加熱点接合微細繊
維ウェブを記載している。このエンボスされた非補強型
溶融噴射法ウェブのグラブ引張強度と坪量との比は、実
際の負荷での医療用布地に使用することができるほど高
(はなかった。さらに、この特許は、ポリプロピレンで
製造した種々のウェブを具体的に開示している。微細繊
維ウェブと連続フィラメントのポリプロピレンスパンボ
ンドウェブとが、医療用布地を製造するためにあるパタ
ーンで熱及び圧力を付与すること(=よって一緒(=積
層される。
連続フィラメントのスパンボンドウェブはこの積層布地
に強度を与える。
米国特許第4.302,495号は、微細繊維ウェブと
一方向配向熱可塑性ネットとの積層シートを開示してい
る。この熱可塑性ネットは最終不織布に要求される強度
を与える。
米国特許第4,196,245号は、溶融噴射繊維、即
ち微細線維と穴開きフィルム又は穴開きフィルムとスパ
ンボンド布との組合せを開示している。
これも、穴開きフィルム及びスパンボンド布が布地に強
度を与える最終不織布の要素である。
上記布地は、微細繊維を用いない他の従来技術の布地に
比べて撥水性と通気性との平衡を良好になし得る可能性
を有しているが、比較的大径の繊維から成る補強層を付
与することがそれらの利点を制限する。これらの布地は
二つ以上のウェブ形成技術を用いて接合せねばならない
ので、操作の複雑性及びコストが犬になる。さらζ二、
比較的慣用の繊維ウェブと微細繊維との接合が、特に高
い強度が望ましい場合に、固い布地を生じる結果となる
本発明は、一枚又はそれ以上の非補強型微細繊維ウェブ
から医療用布地を提供することによって上記従来技術の
制限を回避しようとするものである。本発明の布地は、
医療の用途(=用いるのに適切な強度を与えるために他
の種類のウェブ又はフィルム(:積層又は結合する必要
がないので、非補強型である。本発明の布地は、従来技
術の布地より撥水性、強度、通気性と他の美的特性との
バランスに優れたものである。
医療用品質の布地の規格は非常に厳格になっている。こ
の布地は、例えば、手術室環境(=おいて、正常な使用
中の引裂き又は引ちぎりに耐える十分な強度を有してい
なければならない。このことは、手術着もしくはスクラ
ブスーツ(5crub  auits)のような手術室
用衣服又は手術用ドレープに用いる布地に対して、特に
当てはまる。不織布の強度の一つの尺度はグラブ引張強
度である。一般に、グラブ引張強度は10cn1幅の試
料布地を引ちぎり、又は破断するのに必要な荷重である
。不織布のグラブ引張強度試験法けASTM  D11
17に記載されている。医療用不織布は引裂き1二も耐
えねばならない。引裂強度、即ち耐引製度は、ASTM
  D1117に記載されているようにエルメンドルフ
(Elmendorf )引裂試験法(二よって一般に
測定される。−例として、最小の強度の、市場で用いら
れている医療用布地の最も弱い方向、即ち通常は長手方
向に交差する方向、において測定したグラブ引張強度は
45ニュートン(N)程度であり、その最も弱い方向の
引裂強度は約2Nである。この程度の強度では、布の破
損が衣服及びドレープとして使用している間に布地にし
ばしば生じるので、より高い強度を獲得することが一般
l:望ましい。約65N以上のグラブ引張強度及び約6
N以上の耐引製度が特別な医療用布地を広範な用途に用
いることを可能にする。本発明の目的は、高い強度対坪
量比を有する布地を提供することC二あり、その結果所
望の坪量において、上記値より高いグラブ引張強度及び
引裂強度を得ることができる。本発明の布地は14〜8
5g/m2の範囲の坪量を一般(二有する。
医療用布地は、病院の手術室で通常出会う血液を含む液
体に対して反撥性でもあらねばならない。
これらの液体は、ある位置から他の位置に移動する微生
物の良好な媒体となるので、撥水性は医療用布地の重要
な機能特性である。布の孔構造によって主に支配される
撥水性の一つの測定法は「静水頭」試験、AATCC1
27−1977である。静水頭試験は、単位高さの水塔
において、任意の試料布を透過するのに必要な圧力を測
定する。
任意の布地の最大の耐液浸透性がその布地の孔構造によ
って支配されているので、静水頭試験は医療用布地の固
有の撥水性を評価するのに有効な方法である。不透過性
フィルム又は微細繊維ウェブを含まない医療用不織布は
20〜30αの水位の静水頭値を一般に有している。こ
れらの値は衣服及びドレープ、特に感染の危険性が高い
状況のものには最適とはいえないということが一般に認
められている。40c!n121上の値が望ましい。都
合の悪いことに、高い静水頭値を有する従来技術の使捨
て布地は、これに関連して低い通気性又は比較的低い強
度のものになる。本発明の他の目的は、高い撥液性を達
成し得る布地を提供することにある。
医療用布地の通気性も望ましい特性である。布地が衣類
として使用される場合、このことが特に轟てはまる。布
地の通気性は透湿度(MVTR)及び空気透過度の両方
に関係する。医療用布地に使用される大部分の繊維ウェ
ブはかなり高度のMVTRを有しているので、空気透過
度の測定が通気性の適切な定量分析的試験となる。一般
に、布地の組織が開いていればいるほど、その空気透過
度は高くなる。従って、非常≦:小さい孔構造の非常に
圧縮された緻密なウェブは劣った空気透過性の布地にな
り、このため劣つ九通気性を有することがわかる。任意
の布地の坪量の増加もその空気透過度を減じる。空気透
過度の測定法の一つは、フラジール(Frazier)
  気孔度試験、ASTMD373である。1m当たり
8m/分以下のフラジール気孔度を有する布地から製造
された医療用衣服は、少しでも着けた場合に不快になる
傾向がある。本発明のさらに他の目的は、撥水性又は強
度を犠牲にすることな(良好な通気性を得る布地を提供
することにある。
医療用布地は、クシツク(Cu5ick )ドレープ試
験を包含する種々の方法(二よって測定することができ
る良好なドレープ性も有さなければならない。クシツク
ドレープ試験(二おいては、円形の布地試料をこの試料
より小さい水平円板間に同心的に保持する。布地試料を
下側のディスクの周りにひだをもって垂れさせる。垂れ
た試料の影をこの試料の保持されていない部分と同じ大
きさのドーナツリング状の紙の上に投写する。この影の
外形をドーナツリング成紙!=トレースする。ドーナツ
リング状紙の大きさを測定する。次いで、この紙をトレ
ースした影の部分にそって切ってから、影の部分を表わ
すドーナツリング状紙の内側部分の大きさを測定する。
ドレープ率は、リングの内側部分の大きさをドーナツリ
ング紙全体の大きさで割り、100倍したものである。
ドレープ率が小さいほど布地はより良好なドレープ性を
有する。
ドレープ性は柔軟性及び可撓性と非常に関連する。
上記特性に加えて、医療用品質の布地は帯電防止性及び
難燃性を有さなければならない。この布地は良好な耐摩
耗性も有すべきであり、かつリントと一般(=言われる
小さな繊維粒子を放出してはならない。
本発明は、医療用布地として及び高強度及び耐引裂性が
必要な他の用途(二用いるために、補強することなく適
切な強度及び耐引裂性を有する溶融噴射装置地、即ちa
 MJ 繊維布地を提供する。本発明のエンボス布地は
少なくとも0.8 N−m / gの最小グラブ引張強
度対坪量比及び少なくとも0.O4N−m2/gのエル
メンドルフ引裂強度対坪竜比を有している。医療用布地
として使用するために望ましい撥水、空気透過性及びド
レープ性も同時に獲得しながら、これらの強度特性が得
られる。
上記した強度特性に加えて、本発明の布地は、本発明の
ウェブの個々の繊維の平均繊維長が従来技術のウェブの
平均繊維長より長いという点で、従来技術の溶融噴射法
ウェブと異なる。本発明のウェブの平均繊維長は10c
rn、好ましくは2ocrnより長(、最も好ましくは
25〜5ocrnの範囲である。同様に、本発明ウェブ
の繊維の平均直径は7ミクロン以下であるべきである。
繊維径分布は、繊維の少なくとも80チが7ミクロン以
下の直径を有し、好ましくは繊維の少なくとも90%が
7ミクロン以下の直径を有するようなものである。
本発明の説明に際し、「ウェブ」と言う用語は、溶融噴
射法(二よって形成された未接合ウェブについて言う。
「布地」と言う用語は、加熱エンボス又は他の手段によ
って接合された後のウェブについて言う。
第1図に示すよう;:、本発明の方法は、高速の二次空
気を供給するために改良した通常の溶融噴射装置で実施
される。図示装置において、ベレント状又は粒状の熱可
塑性樹脂がホッパー10から供給される。次いで、ペレ
ットは、温度が多段加熱ゾーンによって制御されている
押出機11に導入されて、その重点以上に樹脂の温度を
上げる。
押出機はモータ12によって作動されて、樹脂を押出機
の加熱ゾーンを通してダイ13に移動する。
ダイ13も多段加熱ゾーンを有しうる。樹脂は押出機か
ら、上部及び下部ダイプレート30及び31間に位置す
る加熱室29に進む。上部及び下部ダイプレートはヒー
ター20によって加熱され、所望の程度にダイ及び加熱
室の樹脂の温度を上げる。
次いで、樹脂はダイの前面に位置する複数の微細なオリ
フィス17全通して押出される。通常、ダイの幅方向1
センチメートル当たり約12のオリフィスがある。普通
には空気である、不活性加熱ガスは管路14を通ってダ
イのガス室19(=圧入される。次いで、−次空気とし
て知られる加熱ガスが、樹脂オリアイス170両側に位
置するガス用スロット32及び33に流れる。樹脂がオ
リフィス17から出ると、加熱ガスが樹脂を繊維に繊細
化する。スロット32又は33の幅はエアギャップと言
われる。繊維は加熱ガスによって有孔のウェブ形成コン
ベヤー22上l:誘導され、マット又はウェブ26を形
成する。通常は、繊維の集積を助ける念めに、適当な真
空管路24に接続された真空箱23を使用する。スクリ
ーン22は連続的にウェブを形成するようにローラー2
5のまわりを駆動される。本発明の方法において、繊維
がダイを出た直後;=、繊維は高速の二次空気(;接触
される。二次空気は室温又は外気温度の周囲空気である
。所望(こより、二次空気は冷却されうる。
二次空気は供給路15を通って適当な供給源からダイの
それぞれの側に設けられたディストリビュータ−16に
加圧下で供給される。ディストリビュータ−は一般にダ
イの前面と同じ長さである。
ディストリビュータ−はダイ前面に隣接する開口27f
cもったある角度をなして位置する面を有している。二
次空気の速度は供給路15の圧力を増大するか又はそら
せ板28を使用すること(−よって制御することができ
る。そらせ板が開口27の広さを制限すると、流量が一
定量であるので、ディストリビュータ−を出る空気の速
度を早(する。
オリフィス17とガススロット32及び33の出口は同
一平面内にあっても、また食違っていてもよい。第3図
は、オリフィス17がダイ及びスロット32及び33の
前面の内側で終端していることを示している。この配置
を負のセットバックと言う。セットバックの寸法は第3
図において矢印間の距離で示されている。正のセットバ
ックが第4図に示されている。オリフィス17の出口は
ダイ及びスロット32及び33の前面の外側で終端して
いる。このセットバックの寸法は第4図に矢印間の距離
で示されている。負のセットバックは、形成されたウェ
ブの品質に悪い影響を与えることなくエアギャップを設
定する際により融通性をもたせることができるので、負
のセットバックが本発明の方法においては好ましい。
本発明の不織布は、繊維が、本明細書中で述べたよう(
:ウェブ1ユ形成されて、加熱接合された場合、非常に
高い強度対坪量比となる特性を有する微細繊維を製造す
るための溶融噴射法を利用する点で、従来技術の微細繊
維含有不織布と異なる。
従来技術の溶融噴射法を布地関連用途に使用するに際し
、通常は、約1〜10ミクロンの平均直径範囲にある微
細繊維を製造する。任意のウェブにおいて、繊維の直径
はある範囲に分散しうるが、良好な濾過媒体として微細
繊維構造の利点を十分に利用するためには、これらの繊
維の直径を細く維持することがしばしば必要になる。従
って、5ミクロン、時には2ミクロンよりなお細い平均
環維径を有するウェブ又はバットを製造するのが通例で
ある。このような従来技術の゛方法において、通常は、
そのような繊維は5〜10αの平均繊維長でもめる。従
来技術の布地の概説に論じたように、そのような繊維か
ら形成されたウェブは非常に低い強度しかもたない。そ
のようなウェブの引張強度は、主に、繊維がウェブ形成
コンベヤーに堆積されると同時に繊維間で生じる接合に
依存している。溶融噴射技術を普通に使用する際に、f
′R維が完全に固体でない状態で形成コンベヤーに堆積
するので、ある程度の繊維間の表面接合が生じる。
次いで、それらの半溶融表面は交錯点で一緒に融合しう
る。この接合形成は時には自己接合と言われる。自己接
合の程度が高いほど、ウェブの一体性が高くなる。しか
しながら、熱可塑性繊維の自己接合が過度に高い場合、
ウェブが堅くて、ざらざらし、かつ全くもろいものにな
る。さらに、そのような未工/ボスウェブの強度は医療
用布地のような実用的用途に適さない。これらのウェブ
の加熱接合は強度を一般に改善するが、上述したように
、かなりの量の他の種類の繊維、バインダー等の補強材
を導入することなしに、特(=、引張及び引裂強度が重
要である手術着、スクラップスーツ及びドレープとして
使用するために高い強度をもった溶融噴射式微細繊維布
地を製造することは、これまで不可能であった。
本発明の布地のウェブを形成する際に、従来技術の繊維
より長い繊維が製造される。繊維の長さを長方形のワイ
ヤー型を用いて測定した。これらの型は5帰づつ長(な
る5〜50crnの範囲のスパン距離を有していた。両
面接着テープ片を、繊維流から繊維を集めるための接着
部を設けるなめにワイヤーに付着させた。#l!維の長
さを、流れの方向に垂直に、かつ溶融噴射ダイの位置よ
り形成コンベヤーの位置(=近い距離で各ワイヤー型を
繊維流中に捷ず迅速に通過させろことによって測定した
。次いで、平均繊維長を連続スパン距ガtの各ワイヤー
型に掛かるそれぞれの繊維数に基づいて概算した。本発
明者は、大部分の繊維が10cTnより長く、その結果
平均繊維長が少なくとも10Crn、好ましくは20c
rrIより長い場合、それらから形成されるウェブが医
療用布地の他の所望の特性を保持しながら、可をみない
強度をもったエンボス布地となり得ることを見出した。
平均繊維長が25〜50cInの範囲にある場合、非常
に望ましい特性をもった布地が製造される。液の浸透に
耐える微細繊維の潜在力を保持するためには、繊維の直
径を細(維持することが必要である。高い澄水性を引出
すためには、本発明の布地の平均繊維径を7ミクロy以
下にする必要がある。少なくとも80チの繊維が7ミク
ロン以下の直径を有すべきである。好ましくは、少なく
とも90%の繊維が7ミクロン以下の直径を有すべきで
ある。繊維径の分布の狭いことが、本発明の特性の類を
みない平衡を達成する可能性を大きくする。7ミクロン
より太い平均繊維径の布地を製造して、高い強度を得る
ことができるが、そのような布地は最終的な溌水性が弱
められるので、大きな溌水性を有する低重量の布地を製
造することが不可能になるであろう。
本発明者は、溶融噴射性繊維ウェブが、自己接合が非常
に少なく、ウェブがほとんど又は全(一体性を有さない
ように形成された場合、これらのウェブを加熱エンボス
して得た布地が高い初期強度を有するウェブから成る布
地より非常に強(、かつ良好な美的特性を有することを
さらに見出した。即ち、上記の繊維径を有する最も弱い
未エンボスウェブが最も強いエンボス布地を形成する。
初期の繊維間接合の程度が高いほど、得られた布地は堅
<、”’かつもろくなり、劣ったグラブ及び引裂強度を
有するようになる。自己接合の割合が減少すると、加熱
エンボスした後に、得られる布地は良好な強度をもつよ
うになるばかりでなく、柔軟で、かつドレープ性のある
ものになる。ウェブの一体性の程度が比較的低いので、
2.54LM幅の試料及び少なくとも試料と同じ2.5
4αのつかみ面を用いるスト+Jツブ引張強度測定法(
A S T MD1117)によって未エンボスウェブ
の強度を測定するのが有利である。従来技術の溶融噴射
法布地において、自己接合ウェブの長手方向(MD)ス
トリップ引張強度は最終的に接合された布地のストリッ
プ引張強度の30%より一般に高(、たびたび70%以
上になる。即ち、エンボス布地の強度に対する自己接合
の潜在的貢献度は非常に高い。本発明において、自己接
合の強度に対する貢献度は最終的に接合された布地のス
トリップ引張強度の30%より低く、好ましくは10%
未満である。
例えば、従来技術の条件で製造され丸駒50g/m2 
 の坪量を有するナイロン6溶融噴射法ウエブば、10
〜2ONの長手方向ストリップ引張強度を有しうる。本
発明の布地において、本発明の特長を十分(−引出すに
は、未エンボスウェブのストリップ引張強度をION以
下、好ましくは5N以下に保持することが必要である。
言い換えれば、初期繊維間接合の程度が低くなるように
長い繊維を製造し、かつ集積する場合、個々の繊維がよ
り強くなるので、繊維自体の固有の強度を大いに利用す
ることができる。
個々の微細繊維の強度の正確な測定をなしうろことは困
難であり、かつ根気のいるものである。
しかしながら、繊維の強度を示す良好なデータは、零ス
パンストリップ引張試験法を用いることによって得られ
る。通常のストリップ引張試験においては、ロードセル
が約7.6 cm離れてセントされる。
このスパン距離で、未エンボスウェブに対して長手方向
にわずかな荷重を付加すると、繊維が実際に切断される
のではなく、一本一本の繊維がずれてウェブを崩壊させ
ることがある。個々の繊維の強度が自己接合力より非常
に強い場合に、このことが特に当てはまる。それは、ウ
ェブの一体性が主に繊維間接合、即ち自己接合に、かつ
おそらく一部は繊維の長さ及びそれらのからみ合いの程
度によるからである。スパン距離が減少すると、繊維の
移動する機会が非常に少な(なるので、零スパン距離に
接近した非常に短い距離においては、繊維の長さ及び繊
維間の移動は測定された値のファクターではない。従っ
て、得られた強度は個々の繊維の強度及び布地の最終強
度を示す良好なデータである。
第5図は上記の原理を説明し、かつ個々の繊維の高い強
度及び未エンボスウェブの低い度合の繊維間接合を達成
することの利点を示している。このグラフは、その一方
「A」が通常の溶融噴射法の代表的な特性をもって製造
され、他方rBJが本発明の条件下及び代表的な特性を
もって製造されたほぼ同じ坪量の二枚のナイロン6溶融
噴射法ウエブの切断強度(ストリップ引張強度)とスパ
ン距離との関係を示している。通常のストリップ引張強
度試験は、AがBより300チ以上(11,1N対3.
5 N )強いことを示している。零スパン距離におい
て、強度は交差し、「B」の引張強度が「A」より約9
3%(35N対18.1)太きい。
これは、本発明のウェブの個々の繊維が従来技術のウェ
ブの個々の繊維より強いことを示す。第6図は、エンボ
ス布地rBJの強度がエンボス布地「A」の強度より大
きいことを実証するさらに別の一例となる。通常のスト
リップ引張強度試験用距離(7,6cm ) lこおい
て、「B」の強度は「A」の強度のほぼ200%(30
,5N対15.8N)である。rAJ及びrBJの製造
方法は実施例1で説明する。本発明の布地の長手方向(
M、D、)の零スパンストリップ引張強度対坪量比は0
.4N・m27gより太き(、好ましくけ0.5N−m
2/gより大きい。布地用途として、非常(=大きな強
度が必要な場合、零スパンストリップ引張強度対坪量比
は1.ON−m  7gより大きくあるべきである。
概して、従来技術の通常の溶融噴射法ウェブと対照して
、本発明の布地のウェブは長い平均繊維長、低い度合の
繊維間接合及びより強い個々の繊維を特徴とする。これ
らの特質は比較的狭い分布範囲で繊維径を細(維持しな
がら達成され、高い耐浸透性を与える。高い美的特性も
得られる。
本発明の所望のウェブ特質の布地を製造する方法は、重
要な操作可変要因の制御及び所望の繊維、ウェブ及び布
地特性を得るためのそれらの相互作用に基づいている。
これらの操作可変要因には、押出し温度、−天空気流及
びその温度、二次空気流並びに形成距離がある。本発明
の布地のさまざまな特性を生じうるこれらの要因が色々
に組合せできるので、重要な所望のウェブ特性に及ぼす
これらの可変要因の影響を次に概略説明する。
上述したように、強い溶融噴射性布地を得るためには、
個々の繊維自体が良好な強度を保持すべきである。通常
の溶融噴射法において、押出機及びダイ中の樹脂は、重
合体の流れを改良し、かつ「ショット」の形成を避ける
ために、重合体を広範に崩壊するのに十分高い温度C二
保持されるべきであると一般1:言われている。ショッ
トは、0.31より大きい直径を有する非繊維状重合体
の塊であると定義される。代表的に、ダイ溶融温度、即
ち、ダイにおける重合体の溶融温度は樹脂の溶融温度よ
り約100℃高い温度である。しかしながら、重合体の
過度の崩壊は大きな強度を有する個々の繊維を形成する
可能性を減少する。本出願人は、ダイ溶融温度が、例え
ば、従来技術の方法で推奨されている温度よジ概して1
0〜35℃低い温度に保持できるならば、個々の繊維強
度が非常に高められることを確かめた。一般(=、本発
明の方法において、ダイ溶融温度は重合体の融点より約
75℃以上高くない温度である。具体的な最適温度は、
押出される重合体に依存するのは明らかである。一般に
、崩壊の程度は、ショットを形成することなしに、でき
る限り低く保たれねばならない。溶融噴射ダイを適当に
設計し、かつ形成用空気対繊維比を制御すること(=よ
って、ショットの形成を避は又はかなり低くすることが
できる。
個々の繊維の強度は、押出された繊維が空気流ζ;よっ
て繊細化される時になされる分子配向の程度C二も依存
する。従って、繊細化速度及び繊維の冷却の速度が重要
である。−次空気の速度及び温度並びに二次空気の速度
及び温度は任意の重合体(二最適な繊維強度、即ち零ス
パン強度を与えるように調整されねばならない。本発明
の方法に使用される高速二次空気は、繊維が繊細化され
る時間及び距離を増すの(二役立つ。二次空気の冷却効
果が、繊維をスクリーン上に集積する時に、繊維の分子
配向が繊維の減速に際して過度(二緩和でれない可能性
を強める。
得られる繊維の長さも、−次及び二次空気の速度、重合
体の崩壊の程度及び中でもとりわけ空気流の均一性によ
って影響される。本発明の布地のウェブを形成するにあ
たり、空気及び繊維の大規模な乱流、渦、ストリーク(
5treaks )及び他の流れ不整を避けて空気及び
繊維の流れの均一性を高度に維持することが非常に重要
である。良好な一次空気流の均一性は、ダイの充気室及
びノズルの設計C二際し、標準の空気力学的設計指釧に
準拠することによって達成することができる。通常の溶
融噴射法において、−天空気速度が速く、かつ繊維の直
径が細(なると、繊維は大規模な乱流によって非常に容
易に切断される。高度に均一性を維持することによって
、繊維の切断が最少限に抑えられて、最適な長さの繊維
が獲得できる。高速二次空気を導入することも、繊維を
冷却し、かつ繊維の分子配向を保持すること(二よって
空気/繊維流を制御するのに役立ち、その結果、不規則
な空気流C二よって引起こされる切断の危険性を大いに
防止して、強い繊維が製造される。
低いストリップ引張強度を有するウェブとして形成用コ
ンベヤー上に繊維を堆積するために、形成空気及び形成
距離が明らかに重要である。本発明の方法において、形
成距離は一般に20〜50−である。まず、ウェブに最
小限の繊維間接合をもたらすために、繊維は表面に粘着
性を有しない比較的固形の状態で形成コンベヤーに到着
せねばならない。固形化する時間を繊維に与えるために
、ダイからさら(二離れて形成コンベヤーをセットする
こともできるが、過度に長い距離、即ち、50口より長
い距離においては、空気/繊維流の良好な均一性を維持
することが困難であり、かつ「ロービング(ropin
g ) Jが生じることもある。ロービングとは、個々
の繊維が空気流中で互いにからみ合い、太い繊維束を形
成する現象を言う。過度のロービングは、得られる布地
の耐液浸透性を低下させ、かつ美的特性も劣化させる。
−欠字気流の高度な均一性がロービングなしに良好なI
i!維の繊細化及び比較的長い形成距離を達成する機会
を高める。
一次空気量も重要な要因である。ロービングの程度をで
きるだけ低(するために、十分な量の空気が、空気/繊
維流中で個々の繊維を良好に分離させ続けるために任意
の重合体の流速及び形成距離において、用いられねばな
らない。
二次空気系の使用もロービングなしに低い程度に繊維間
接合を抑えるのに重要である。上記したように、高速二
次空気は空気/繊維流の均一性を改良するのに有効であ
る。従って、これは望もしくないロービングを生じさせ
ることな(従来技術の距離以上に形成距離を移動させる
可能性を強める。さらに、二次空気は周囲温度、又は所
望によりそれ以下の温度に保持されるので、短い時間内
(=繊維を冷却、固化するのにも役立ち、従って不利益
になる大きな形成距離を必要としない。二次空気系を流
れの均−性及び冷却並びに繊維の減速度(二影響させる
ために、その速度は、その流れが一次空気流によって完
全に消滅させられないよう(二十分速い速度であるべき
である。本発明の方法において、30m/秒〜2oom
/秒またはそれ以上の二次空気速度が所望の空気流特性
を与えるの(=効果的である。
未エンボスウェブの低い繊維間接合度を達成するために
用いられる種々の手法並びに−天空気及び二次空気流、
温度及び形成距離の組合せがあるのは明らかである。具
体的な操作パラメーターは、用いられる重合体、グイ及
びその空気系の設計、製造速度並びに所望の製品特性に
依存する。
未エンボスウェブ又は未エンボスウェブの積層体は、こ
のウェブ又はウェブ積層体を、良好な一体性を必要とす
る種々の用途に使用される布地にするために接合されね
ばならない。加熱接合法を用いるのが有利であるという
ことが確かめられた。
超音波又は熱及び圧力を用いる機械式エンボスロール装
置のいずれもが使用できる。本発明においては、布地の
一方の側に彫刻ロール及び他方の側に中実平滑ロールを
用いた点接合用機械式エンボス系を使用するのが好まし
い。布地の「ピンホール」を避けるために、上下ロール
間’zo、01mmの程度の狭いギャップで設定するの
が望ましいこともわかった。本発明(二よって製]青す
ることができる布地の意図する用途のために、全エンボ
ス面積は、全布地表面の5〜30%の範囲でな(てはな
らず、好ましくは、10〜20%の範囲であるべきであ
る。本発明を説明するために挙げた実施1シ1]におい
て、エンボス面積は18%である。エンボスパターンは
ロール表面1m2当たり31個のダイヤモンドを有する
0、77■ xo、76■ ダイヤモンドパターンであ
る。使用される個々のエンボスパターンは重要でなく、
布地表面の5〜30%i接合するいかなるパターンも使
用できる。
高い耐摩耗性を必要とする用途に使用するのに特に有効
な布地を与えるために、化学的バインダーが少量、即ち
布地重量の10%未満の量で布地の表面に適当な手段(
=よって付与することができる。そのようなバインダー
の例としては、ダウ・ケミカル・カンパニー製のエチレ
ン及びアクリル酸の80720共重合体であるr Pr
imacor 4990Jがある。手術着及びドレープ
用のような撥水性を必要とする用途に対して、本発明の
布地はさらに適当な撥水剤で処理することもできる。弗
素系化合物が撥水性を付与するために通常使用される。
本発明の原理は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ
アミド、ポリエステル又は溶融噴射することができる他
のいかなる重合体もしくは重合体混合物のような市販の
いかなる樹脂ζ:も適用される。優れた美的特性、コバ
ルト照射による崩壊に対する低い感受性、各特性の優れ
た平衡及び操作の全体的な容易さを獲得するために、ポ
リアミド、特にナイロン6(ポリカプロラクタム)を使
用するのが特に有利であることがわかった。
一般に、本発明の布地は14〜85 g / mの坪量
を有している。この布地は、0.8Nem/gより大き
い最小グラブ引張強度対坪量比及び0,04N−m7g
より大きい最小エルメンドルフ引裂強度対坪量比を有し
ている。高強度が必要な医療用布地として、本発明の布
地は60g/m、I]下の坪量を有し、かつ65Nの最
小グラブ引張強度及び6N以上の最小エルメンドルフ引
裂強度を有している。
本発明に従って製造される繊維、ウェブ又は布地は、特
に注文どおりの特性を有する製品を形成するために、そ
れらを種々組合せ、かつ異なる特性を有する他の繊維、
ウェブ又は布地と組合せ得ることが理解される。
本発明をさらに説明するため(二次に実施例を挙げるが
、これらは本発明の内容又は範囲を限定するものではな
い。
実施例1 約50g/mの坪量を有する3枚の単層溶融噴射法ナイ
ロンウェブを製造した。布地Aは従来技術の方法の代表
的な仕様を用い、かつ布地B及びCは本発明の操作条件
並びに代表的な特質の繊維及びウェブを用いて製造した
。次いで、これら3枚のウェブ全てを、やはり本発明の
代表的な設定条件を用いて全く同一の条件下にエンボス
加工した。次いで、これらの布地の強度を比較した。
操作条件        布地A   布地B   布
地Cダイ溶融温度(”C)      315   2
80   264−天空気温度(”C)      3
34   318   285二次空気速度(−5ec
)     0    30    30布地特性 布地B及びCはグラブ引張強度及び引裂強度の両方で優
れた強さを有していた。特に、布地B及びCの引裂強度
は、従来技術で予想されるより大幅に改良された。
実施例2 この実施例においては、実施例1で布地Aに対して詳述
したのと同一の操作法に基づいて製造した布地と比較し
て、本発明の布地の構造特性を例示するために、本発明
の布地を製造する方法のパラメータをいろいろ変更して
用いた。
布地は全て約50g/rn2の坪量を有する単層ナイロ
ン6ウェブを用いて製造した。
布地Aを実施例1(布地A)で例示した条件下で製造し
た。布地D−H全てを本発明の代表的な条件、即ち種々
の組合せの一次空気量及び速度並びに二仄望気速度を用
いて低いダイ融解温度(264〜280℃ン及び高速二
次空気下に製造した。
次いで、各布地の強度特性を比較した。
平均繊維長(cm)   10 25 25 46 2
0 46千均繊維径(需)   2,0 3.7 5.
6 4.3 3.5 4.3グラブ引張強度:   M
D  、67 1.33 1.431.76 1,45
 1.72比(N@m2/!i’)   CD 、50
1.07 −961.21 .841.04本明細書中
で説明した条件を用いて製造した布地は全て、布地Aと
比べて繊維の長さが長いばかりでな(、より大きな強度
も有している。
実施例3 単層ナイロン6微細繊維ウェブな、エンボス布地の強度
特性に及ぼす未エンボスウェブの低い度合の初期繊維間
接合の効果を説明するために異なる二条件下に形成した
。本実施例において布地Aは、従来技術の溶融噴射法ウ
ェブ構造を示す実施例1の布地Aと同じウェブ及び布地
である。布地Bは実施例10′NJ地Bと同じである。
これら2枚のウェブは同様に約soy/m  の坪量を
有していた。これらのウェブの零スパン強度のグラフを
第5図に示す。
強度(未エンボスラ ストリップ引張強度  (N)  MD  15,8 
 30.5(エンボス) グラブ引張強度   (団 MD  31,6  73
.0(エンボス)        CD  23.5 
 49.0非常に低い初期ストリップ引裂強度を有する
布地Bのウェブは、エンボスした後に優れた強度及び美
的特性を有する布地を驚(べきことに生じた。
実施例4 溶融噴射法布地の強度に及ぼす温度の効果を説明するた
めに、2枚の単層ナイロンウェブを温度以外は全(同一
の条件を用いて製造した。即ち、布地「K」のウェブに
おけるダイの融解温度は布地rJJにおける温度より2
0℃低かった。これらのウェブも全布地表面の18チの
エンボス面積を有する同一の条件下にエンボスした。
ダイ溶融温度(”C)      294   274
坪i  (J/mリ        4646(d!1
5’)         1.09  1.28明らか
なように、重合体の崩壊が標準的な慣行におけるより低
い程度に抑えられるので、低い温度か布地の強度を高め
る。固有粘度値が、布地Fにおける重合体の崩壊の程度
が低いことを裏ずけている。固有粘度は90%ギ酸を用
いて20℃で測定した。
実施例5 溶融噴射法ボリブロビレンウエプを、通常の構造特性を
有するウェブを得るために従来技術において述べた代表
的な条件を用いてまず製造した。
次いで、本発明の原理を用いてウェブを製造した。
これら二枚の異なるウェブな組合せて一体にしたものも
製造した。これらのウェブ全てを同一の条件下に加熱エ
ンボスして、布地を製造した。布地りは従来技術の範囲
にある条件下に製造した。布地Mのウェブは本発明の原
理を用いて製造した。
布地Nは34 ?/m  のウェブMの層を13.5 
P/ m2  のウニ1L層に積層することによって製
造した。布地Oは米国特許第4,041,203号の実
施例1に記載された従来技術の加熱エンボスボリプロビ
レン溶融噴射法ウェブの特性を例示したものである。布
地Pは高速二次空気を用いる以外は布地りと同じ条件下
に製造した。
操作条件    布  地 ±1Σ上□ ダイ溶融温度(”C)    279 260  − 
 −  279−天空気温度(”C)    315 
272  −  −  315−に燈【iじ)  27
8 153 − − 278(cm ) ダイエアギャップ(mm)    1−14 1.14
  −   −   1.14ダイセツトバツク(mm
)     1.02  1.02   −    −
   1.02(負) 二次空気速度面4に)    0   30   − 
  −  30(ASTM D1117) 従来技術の方法で得られた値をはるかに越えている布地
M及びNによって示された引裂強度の改良が特に印象的
である。
本実施例は、種々組合せた異なるウェブが積層され、種
々の布地特性を生じさせることができることも示してい
る。
実施例6 上記に述べたように、衣類及びドレープとしての用途に
関し、良好な布地の規格は全く厳格である。通常、エン
ボス布地を製造した後、その使用に際し遭遇する通常の
液体による浸透に耐えるように、布地を溌水性にするた
めにさらに処理せねばならない。通常、弗素系仕上剤が
溌水性を付与するために使用される。
例示として、単層ナイロン6ウェブを次の条件下に製造
した。
ダイ融解温度   267℃ 一次空気温度   289℃ 一次空気速度   227m/秒 重合体流i11 、7 y−/分/crrL集積距離 
     27cm ダイのエアギャップ  11−14rnダイの負セット
パック  1.02mm二次空気速度    30m/
秒 坪量は約49 P/m ”であった。この布地に弗化物
溶液(スコッチガード)を5iiL/m”の割合で噴霧
し、乾燥させた。次いで、この布地の重要な特長である
特性を医療用布地として実際に使用され、また市販され
ている他の布地の%性と比較した。本実施例において、
布地1は本発明の布地を示し、布地2はポリエステルス
テープル繊維をパルプ繊維と水力学的にからみ合わせろ
ことによって製造される。これはプラウエア州、ウィル
ミントのイー・アイ争デュポンーデ・ネモアスーアンド
・カンパニーによって製造され、「Son taraJ
(商標ンの名で市販されている。これは医療用布地とし
て広く用いられている。布地3は溶融噴射法ポリプロピ
レンウェブ層の両側に連続繊維(スパンボンド)ポリプ
ロピレンウェブ層を加熱エンボス−積層することによっ
て製造されるこの布地はウィスコンシ州、ニーすのキン
バリー・クラートコーボレーシ翳ンによって製造され、
rspu’nguardJ (商標)の名で医療用布地
として実際に使用されている。布地4は「ASsure
  IIIJの名でシーφエッチeデクスター・コーボ
レーシシン(C,HlDexter Corp、)から
市販されている木材パルプ/ポリエステル混合不織布の
一例である。布地5はスパンボンドナイロン芯層のまわ
りに二薄層を積層して成る三成分積層体である。この布
地は医療用布地として使用されており、[Bounda
ry  FabriCIIIJの名で市販されている。
布地6はスクリム芯体の両側に薄い外層を有する積層構
造体の他の例である。この布地はキンバリー・クラーク
φコーボレーシッンによって製造され、[Regard
jの名で商標登録されている。これは医療用布地として
一般に使用されてきた。布地7はrTyvekJの商品
名でイー・アイ・デーポン社によって製造された低いデ
ニールの加熱エンボスしたポリエチレンスパンボンド布
地である。これは医療用布地として市販され、使用され
てきた。
W  HHGTS”  TS” F−AP  TH−C
1四−15249811018,3244 2752569>16 24  .34  453  
49 42 50  2 11  .32  704 
 69 26 75  >16 24  .25  9
25  75 24 60  6 12  .29  
656  75 25 53  >6  6  .34
  787  48 75 66  16  1  .
20  80★最も弱い方向 HH:静水頭(閏、H2O) GTS ニゲラブ引張強度(N) TS :エルメンドル7引裂強度(N)FAP :フラ
ジール気孔度(m5/分/m2)TH:厚さく mm 
) CDC:クシックドレープ率(チ) 理想の医療用布地は高い静水頭値、大きな強度、高い通
気度、ドレープとして使用する際に「もろ(コないよう
罠大きな嵩を有して低い坪量(特に、衣類用)及び低い
クシツクドレープ率を有するのはもちろんであろう。生
米の限界故、上記表に示すように、大部分の布地は他の
重要な特性をかなり犠牲にしてやっと一つの所望の特性
を獲得する。
上記表に示した特性を比較し易くするために、かつ各布
地によって達成された特性の平衡度を評価するために、
各特性に関し、最も高い値を有する布地の値を1と定め
うるように、各特性の絶対値を規準化することができる
。そこで、他の布地は全て最も高い値の比として各特性
が示されろ。規準化した値を次表に示す〇 布地 W   HHGTS   TS”    FAP
    THCDC1,69,651,00,63,7
5,94,4821,00,33,851,001,0
01,00,493,65,56,62,13,46,
94,764,92,35,931,001,00,7
41,0051,00,32,74,38,50,85
,7161、t)0  .33   .65   .3
8    .25   1.00   .857   
.64  1.00   .82  1.00    
.04    .59   .87★最大引裂強度は1
6Nと推定される。これ以上の引裂強度値を有する布地
はいかなる医療用用途に必要な全ての規準にかなう。
各布地の性能指数を次の式から計算することができる。
酊X CDC 性能指数を下記に示す 1    .88 2    .57 3    .04 4    .26 5    .05 6    .02 7    .04 これらの指数は、従来技術の布地に比べて本発明によっ
て達成された各特性の類をみない、かつ優れた平衡性を
示している。
【図面の簡単な説明】
第1図は溶融噴射法を実施するための装置の等角投影図
である。 第2図はダイ及び二次空気供給装置の配置断面図である
。 第3図は負のセットパックを示す押出機ダイの要部を示
す部分断面図である。 第4図は正のセットバックを示す押出機ダイの要部を示
す部分断面図である。 第5図は未エンボスウェブの二試料のストリップ引張強
度に及ぼすつかみ距離の影響を比較するグラフ図である
。 第6図は、第5図のウェブを加熱エンボスによって点接
合した布地に対する以外は第5図と同様のグラフ図であ
る。 11・・・押出機、13・・・グイ、14・・・−天空
気供給路、15・・・二次空気供給路、16・・・ディ
ストリビー−ター、17・・・オリフィス、22・・・
ウェブ形成コンベヤー、26・・・ウェブ、27・・・
開口、28・・・そらせ板、32.33・・・−天空気
スロット。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)0.8ニュートン(N)・m^2/gより大きい
    最小グラブ引張強度対坪量比を有し、かつ0.04N・
    m^2/gより大きい最小エルメンドルフ引裂強度対坪
    量比を有する非補強型溶融噴射法微細繊維エンボス布地
  2. (2)前記坪量が14g/m^2〜85g/m^2の範
    囲にある特許請求の範囲第1項記載の布地。
  3. (3)前記布地がその表面の5〜30%を占める非連続
    的な接合領域において加熱エンボスされる特許請求の範
    囲第1項記載の布地。
  4. (4)前記繊維の平均繊維長が10cmより長い特許請
    求の範囲第1項記載の布地。
  5. (5)前記坪量が60g/m^2以下であり、前記最小
    グラブ引張強度が65N以上であり、かつ前記最小エル
    メンドルフ引裂強度が6N以上である特許請求の範囲第
    1項記載の布地。
  6. (6)前記繊維の平均繊維長が20cmより長い特許請
    求の範囲第1項記載の布地。
  7. (7)少なくとも80%の繊維が7ミクロン以下の直径
    を有し、かつ繊維の自己接合が30%以下の布地のスト
    リップ引張強度にあずかつている微細繊維ウェブから成
    る非強化型溶融噴射法布地であつて、前記布地がウェブ
    表面の5〜30%を占める非連続的な接合領域において
    加熱エンボスされ、かつ0.8ニュートン(N)・m^
    2/gより大きい最小グラブ引張強度対坪量比及び0.
    04N・m^2/gより大きい最小エルメンドルフ引裂
    強度対坪量比を有する布地。
  8. (8)前記ウェブ繊維の平均繊維長が10cmより長い
    特許請求の範囲第7項記載の布地。
  9. (9)前記ウェブ繊維の平均繊維長が少なくとも20c
    mである特許請求の範囲第7項記載の布地。
  10. (10)少なくとも90%の繊維が7ミクロン以下の直
    径を有する特許請求の範囲第7項記載の布地。
  11. (11)前記布地の坪量が14〜85g/m^2である
    特許請求の範囲第7項記載の布地。
  12. (12)溶融状態の繊維形成性熱可塑性重合体樹脂を加
    熱ゾーンの一列のオリフィスから不活性ガス中に押出し
    て、繊維に繊細化し、その繊維を繊維受けに集積して、
    ウェブを形成し、次いで該ウェブを加熱接合して、布地
    を形成する非補強型微細繊維エンボス布地の製造方法で
    あつて、できるだけ分子の崩壊を小さくする程度に重合
    体の溶融温度を保持し;一次空気の速度、量及び温度を
    制御して、その少なくとも80%が7ミクロン以下の直
    径を有し、かつ10cmより長い平均繊維長を有する繊
    維を形成し;繊維を冷却し、かつ良好な繊維の分離状態
    を維持するに十分な量で非常に均一な高速二次空気流を
    導入し;及び、ウェブをエンボスして布地を形成する前
    に、繊維間接合を低い程度に抑えたウェブを生じる形成
    距離で繊維を集積することから成る方法。
  13. (13)ダイにおける前記重合体の溶融温度が前記重合
    体の溶融温度より75℃以上高くない特許請求の範囲第
    12項記載の方法。
  14. (14)前記二次空気の速度が少なくとも30m/秒で
    ある特許請求の範囲第12項記載の方法。
  15. (15)未エンボスウェブの平均繊維長が20cmより
    長い特許請求の範囲第12項記載の方法。
  16. (16)前記繊維の少なくとも90%が7ミクロン以下
    の平均直径を有する特許請求の範囲第12項記載の方法
  17. (17)前記ウェブが布地表面の5〜30%を占める非
    連続的な接合領域において加熱エンボスされる特許請求
    の範囲第12項記載の方法。
  18. (18)前記接合領域が布地表面の15〜25%を占め
    る特許請求の範囲第17項記載の方法。
  19. (19)前記ウェブにおける前記繊維の自己接合が30
    %以下のエンボス布地のストリップ引張強度にあずかつ
    ている特許請求の範囲第12項記載の方法。
  20. (20)前記ウェブにおける前記繊維の自己接合が10
    %以下のエンボス布地のストリップ引張強度にあずかつ
    ている特許請求の範囲第12項記載の方法。
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