(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマー性で熱可塑性の本質的に連続した結合フィラメントのウェブからなるスパンボンディング加工された不織布であって、前記スパンボンディング加工された不織布が、該不織布の３０％伸長した後において機械方向および横断方向基準で少なくとも７５％の根平均自乗平均回復性伸長を有し、前記フィラメントはポリウレタンエラストマーによって形成されたものではないことを特徴とする、スパンボンディング加工された不織布。
【請求項２】
前記スパンボンディング加工された不織布がさらに、不織布を２回３０％伸長した後で機械方向および横断方向を基にして少なくとも７０％の根平均自乗平均回復性伸長を有する、請求項１に記載のスパンボンディング加工された不織布。
【請求項３】
前記スパンボンディング加工された不織布が、不織布を１回５０％伸長した後で機械方向および横断方向を基にして少なくとも６５％の根平均自乗平均回復性伸長を有する、請求項１に記載のスパンボンディング加工された不織布。
【請求項４】
前記スパンボンディング加工された不織布がさらに、不織布を２回５０％伸長した後で機械方向および横断方向を基にして少なくとも６０％の根平均自乗平均回復性伸長を有する、請求項１に記載のスパンボンディング加工された不織布。
【請求項５】
前記熱可塑性のエラストマー性フィラメントが、オレフィン系エラストマーからなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のスパンボンディング加工された不織布。
【請求項６】
前記熱可塑性のオレフィン系エラストマーが、メルトフローレートが５〜５００であるオレフィン系エラストマーである、請求項５に記載のスパンボンディング加工された不織布。
【請求項７】
前記熱可塑性のオレフィン系エラストマーの曲げモジュラスが１．４ＭＰａ（２００psi）〜６９ＭＰａ（１０，０００psi）である、請求項６に記載のスパンボンディング加工された不織布。
【請求項８】
前記熱可塑性のオレフィン系エラストマーの曲げモジュラスが１４MPa（２０００psi）〜５５MPa（８０００psi）である、請求項７に記載のスパンボンディング加工された不織布。
【請求項９】
前記オレフィン系エラストマーが、さらにこれにブレンドされた少なくとも１種の非エラストマー性重合体を含む、請求項５に記載のスパンボンディング加工された不織布。
【請求項１０】
弾性不織布の製造方法であって、
溶融した熱可塑性エラストマーをスピナレットを通して押し出し、複数のフィラメントを形成し、
前記複数のフィラメントを十分に冷却し、本質的に非粘着性であるフィラメントを形成し、
前記非粘着性フィラメントを高速流体と接触させることにより、前記非粘着性フィラメントを延伸し、
前記フィラメントを集積表面で毎分１００メートルから毎分２０００メートルまでの速度とし、該フィラメントを前記集積表面に堆積させて結合フィラメントのウェブを形成する、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記溶融した熱可塑性のオレフィン系エラストマーが請求項５〜９のいずれか１項に記載のエラストマーからなる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記フィラメントを集積表面で毎分１，５００メートル未満の速度とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
フィラメントを延伸する工程が、フィラメントを速度が毎分０〜１００メートルの移動空気流と接触させ、前記移動空気流の速度を少なくとも毎分１０００メートルに徐々に増加させる工程からなる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
複数の層を含む使い捨て吸収性製品であって、前記層の少なくとも一つが、請求項１〜９のいずれか１項に記載のスパンボンディング加工された不織布からなる、使い捨て吸収性製品。
【請求項１５】
前記使い捨て吸収性製品がおむつ、失禁パッドまたは生理用ナプキンである、請求項１４に記載の使い捨て吸収性製品。
【請求項１６】
対向するスパンボンディング加工された不織布層の間に挟まれ、前記不織布層に結合した、少なくとも１個のメルトブローイング加工された不織布層を含む医療用複合不織布であって、前記対向するスパンボンディング加工された不織布層の少なくとも１個が、請求項１〜９のいずれか１項に記載の弾性のスパンボンディング加工された不織布からなる、医療用複合不織布。
【請求項１７】
前記弾性のスパンボンディング加工された層が、前記メルトブローイング加工された層に結合される際に、延伸された状態に保持される、請求項１６に記載の医療用複合不織布。
【請求項１８】
前記対向するスパンボンディング加工された層および前記メルトブローイング加工された層を互いに結合するために、複数の熱的な点結合を含む、請求項１６または１７に記載の医療用複合不織布。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、熱可塑性エラストマーの、スパンボンディング加工された熱可塑性フィラメントのウェブからなる弾性不織布、および使い捨ておむつ、成人の失禁パッドおよび生理用ナプキンの様な吸収材製品、および吸収性パーソナルケア製品用のカバー材料に関する。
発明の背景
不織ウェブの製造は、織物工業の非常に重要な部門になっている。不織ウェブには、外科用滅菌布、ふきん、カーペット、およびおむつや生理用ナプキンの様な使い捨て製品の部品の製造を始めとする、広範囲な用途がある。
不織布、特に使い捨て衣類およびパーソナルケア製品に使用する不織布にエラストマーウェブを配合するのが好ましい場合が多い。これらの製品の部品として使用するには、伸びが限られている不織布よりも不規則な形状に適合する能力があり、体をより自由に動かすことができるので、伸縮性の不織布の方が望ましい。
不織ウェブを製造するための様々な技術がある。弾性不織ウェブは、例えばメルトブローイングにより製造されている。メルトブローイングでは、熱可塑性樹脂を押出し機に供給し、そこで融解させ、繊維形成に必要な好適な温度に加熱する。押出し機は溶融した樹脂を特殊なメルトブローイングダイに供給する。ダイは、一般的に直線状に配置された複数の小直径毛管からなる。樹脂はダイオリフィスから溶融した糸として高速のガス、通常は空気、の流れの中に放出される。空気が重合体を細い繊維のブラスト（blast）に引き伸し、そのブラストの前に置かれた移動スクリーン上に繊維が集められる。繊維がスクリーン上に落ちる時に、繊維は絡み合って粘着性のウェブを形成する。メルトブローイングは、直径が非常に小さな、一般的に直径約２ミクロンで、長さが数インチの繊維を形成し、繊維はウェブ中で十分に絡み合うので、１本の完全な繊維を繊維の固まりから取り出す、あるいは１本の繊維を最初から最後まで追跡することは一般的に不可能である。
メルトブローイング加工した弾性ウェブは多くの好ましい特性を示す。例えば、主として繊維の絡み合いおよび非常に小さな繊維間の表面引力のために、ウェブは良好な一体性を有する。その上、メルトブローイング法自体に固有の利点がある。例えば、繊維はダイスから比較的短い距離で、通常１２〜６インチのところで集められるので、繊維ブラストおよび縁部の制御性が良い。さらに、メルトブローイングは、他の方法では加工できない、不均質重合体および重合体混合物でも処理できる。メルトブローイング技術には様々な重合体を使用することができ、事実、メルトブローイングは、適当な処理温度で十分低い溶融温度を与え、集積スクリーン上に落ちる前に固化する、どの様な繊維形成材料にでも適用できると言われている。
メルトブローイングには利点が多いが、弾性不織ウェブを製造するためのこの技術には、幾つかの欠点もある。メルトブローイング加工した繊維の製造に不可欠なダイ形状は、スピナレットオリフィスを並べて配置する必要がある。このために、任意の区域内で製造用に設置できるスピナレットの数が制限され、したがって床面積の有効利用および繊維の可能な吐出量の両方が制限される。さらに、スピナレットの製造および監視には多大の労力が必要である。
メルトブローイング加工したウェブには、加工条件のために中程度の強度しかない。メルトブローイングされた重合体は繊維形成工程の間中溶融しており、メルトブローイングされた重合体の緩和時間が比較的短いために、メルトブローイングされた繊維は一般的に高度に配向されていない。より一般的な繊維を細くする工程の際に起こり、繊維に強度を付与する分子整列がないので、メルトブローイングでは弾性重合体の特性が最適化されない。
メルトブローイングされたウェブは、美的外観もあまり好ましくない。繊維の不連続網目構造は、好ましくない感触または「手触り」を与えることがある。さらに、繊維の網目構造が引き裂かれることがあり、繊維の脱落が問題になることがある。
良く知られたスピンボンディングを使用して弾性不織布を製造する試みがなされている。様々なスピンボンディング技術があるが、すべて、連続フィラメントを押し出し、フィラメントを急冷し、高速流体でフィラメントを引き伸し、つまり細くし、表面上にフィラメントを集めてウェブを形成する、という基本工程を含む。スピンボンディングされたウェブは、織物フィラメントデニールにより近く、したがって織物のしなやかさ（drape）および手触りに近いので、メルトブローイングされたウェブより好ましい感触が得られる。各種のスピンボンディング法の一つの違いは延伸装置にある。例えば、Lurgiスピンボンディング法では、複数の円形または管状の装置がフィラメントを延伸する。スピナレット溶融重合体を連続フィラメントとして押し出す。フィラメントは、スピナレットを出て急冷される、つまり固化する時に、空気流により引き伸ばされる。次いでフィラメントは円形のアテニュエーターガンに入り、そこでフィラメントは、フィラメントに引き伸し力を与える大量の高圧空気に載せられる。フィラメントおよび空気がガンを出る時に、フィラメントは膨脹する空気と共に移動し、分離したフィラメントのコーンまたはファンを形成し、それが形成ワイヤ上に堆積する。
円形アテニュエーターガンの使用には幾つかの問題がある。管状のアテニュエーターは大量の高圧空気を消費し、設備費および騒音程度が高くなる。そのうえ、これらの型のアテニュエーターは個別に糸を通し、監視しなければならない。フィラメントが切れると、その末端がアテニュエーターを詰まらせる傾向があり、工程を停止し、穴の詰まりを除き、フィラメントを再度通さなければならない。これらすべてが効率の低下および労力の増加につながる。
Lurgi法の問題点を解決するために各種のスロットドロー法が開発されている。スロットドローイングでは、多管式アテニュエーターが、機械の全幅をカバーする単一のスロット状アテニュエーターにより置き換えられている。空気が、別の急冷工程を伴って、または伴わずに、スピナレット面の下でスロットアテニュエーターの中に供給される。空気は、スピナレットから離れる方向で幅が狭くなっていくアテニュエーターチャネルを下降して行き、ベンチュリ効果を生じ、フィラメントを引き伸ばす。空気およびフィラメントはアテニュエーターチャネルから排出され、形成ワイヤ上に集められる。引き伸し空気は、使用するスロットドロー法の種類に応じて、スロット上の加圧空気供給部から、または形成ワイヤの下に位置する真空装置からアテニュエーションスロット中に向けることができる。
スロットドローイングにはLurgi法に比べて様々な利点がある。スロットアテニュエーターは、フィラメントがスピンブロックからスロットアテニュエーターの中に直接落ちるので、自分で糸通しを行う。Lurgi装置で使用される高圧空気は常に必要とされる訳ではないので、騒音および設備費が低下する。さらに、スロットドロー装置は実際上、目詰まりを起こさない。しかし、Lurgi法もスロットドロー法も、メルトブローイング法と比較して、経済的に有利である。
スピンボンディング法の利点を考えて、弾性不織布をスピンボンディングにより製造するのが望ましい。しかし、スピンボンディングした織物に弾性を与える試みは成功していない。一つの問題は、押し出しおよび延伸の際のフィラメントの破断、つまり弾性欠陥である。弾性重合体の延伸特性のために、フィラメントは、溶融した、または部分的に固化した状態で引き伸ばされる際に、折れて破断する傾向がある。製造中にフィラメントが破断すると、その破断したフィラメントの末端がフィラメントの流れを詰まらせるか、あるいは他のフィラメントに絡み付き、不織ウェブ中でフィラメントが絡み合ったマットを形成することがある。フィラメントのひどい破断は重合体の固まりとなり、これが溶融状態で形成ワイヤに運ばれ、引き裂きや、ワイヤラップ(wire rap)を引き起こすことがある。
発明の概要
本発明により、根平均自乗（ＲＭＳ）回復性伸びが、３０％伸長および１回引きの後において機械方向（ＭＤ）および横断方向（ＣＤ）の両方で少なくとも約７５％、好ましくは２回引きの後で少なくとも約７０％である弾性のスパンボンディングされた不織布を提供する。本発明のスパンボンディングされた不織布は、弾性熱可塑性樹脂を使用し、毎分２０００メートル未満の、例えば１５００m/min未満の速度でスパンボンディング工程を行うことにより製造するのが好ましい。
本発明の好ましい一特徴により、熱可塑性オレフィン系エラストマーの実質的に連続的なフィラメントを溶融紡糸することにより、優れた弾性および美的特性を有する不織布が製造される。エラストマーは主として結晶性オレフィンの異相共重合体であるのが有利である。この共重合体は、結晶性の基本重合体の画分、すなわちブロック、および半結晶性重合体画分を経由して結晶性基本重合体画分にブロック化された第二の相として、無定形共重合体の画分を含む。
弾性のスパンボンディングされた不織布は、低速度スロットドロースパンボンディング法で、ダイまたはスピナレットを通してエラストマーを押し出し、フィラメントを急冷し、流体で延伸し、結合したフィラメントのウェブとして集めることにより製造するのが有利である。結合は、フィラメントを集める際に、または別工程として行うことができる。フィラメントはエラストマーの融解温度より少なくとも２０℃高い温度で押し出し、続いて約５〜８０℃の温度で急冷し、高速度の空気で延伸し、毎分約１００〜約２０００メートル、好ましくは毎分２００〜１５００メートルの速度でマットまたは不織ウェブとして集めるのが有利である。
本発明は、使い捨ておむつにおける層の様な部品として弾性のスパンボンディングされたウェブを備えた、弾性不織製品をも提供する。この特徴の一実施態様では、ウェブは、その本来の長さを少なくとも１０％超えて延伸し、例えばウェブを液体不透過性フィルムに張り合わせることにより、バリヤー特性を与える。次いで、このウェブを、複数の層を有するおむつの中にバックシートまたはレッグカフ層（leg cuff layer）として組み込む。本発明により、弾性を有するＳＭＳ（スパンボンド／メルトブロー／スパンボンド）医療用ラミネートも提供する。
本発明で製造される弾性不織布は、様々な利点および長所を有する。メルトブロー加工された弾性ウェブと比較して、本発明の弾性のスパンボンディング加工されたウェブは、美的および強度特性が優れ、より経済的に製造することができる。先行技術のスパンボンディング加工されたウェブと比較して、本発明の弾性のスパンボンディング加工されたウェブは、破断、その様な重合体の加工に対する固有の抵抗、ワイヤラップ、重合体の滴、および引き裂きの様な、弾性重合体のスパンボンディングにおける以前の試みに伴う公知の問題点を最少に抑え、または排除して製造することができる。本発明の不織布製造に使用する、好ましいオレフィン系熱可塑性の、主として結晶性の異相共重合体組成物により、弾性重合体を加工する先行技術の試みで直面する、加工に対するそれらの重合体の固有の抵抗の様な問題点がなくなり、不織布の生産性をより高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
本発明の開示の一部を成す図面の中で、
図１は、本発明の不織布をスピンボンディングするための好ましい方法および装置を図式的に示す。
図２は、本発明の不織ウェブの一実施態様を示す平面図である。
図３は、本発明のラミネートウェブの図式的な断面図である。
発明の詳細な説明
図１は、本発明の不織布をスパンボンディングするための装置１を図式的に示す。本発明の好ましい実施態様では、この装置はスロットドローイング装置である。
装置１は、供給ホッパー２および重合体用の押出し機３を始めとする溶融紡糸区域を含む。押出し機３は、実質的に連続的なフィラメント５の流れを溶融紡糸するための一般的に直線的なダイまたはスピナレットを備えている。スピナレットは好ましくは実質的に等しい間隔を置いて配列されたフィラメントの流れを形成し、ダイオリフィスは直径が約０．２mm〜約０．９mmである。
本発明の一実施態様では、実質的に連続的なフィラメント５がスピナレット４から押し出され、冷却空気６の供給により急冷される。フィラメントは、急冷された後、延伸区域７に送られ、その中に延伸空気が供給される。この図面では個別の急冷および延伸区域が示されているが、当業者には明らかな様に、フィラメントはスピナレット４から出て直接延伸区域７の中に入り、そこで延伸空気の供給により、あるいは別の急冷空気の供給により急冷することもできる。
延伸空気は延伸区域７の中に、スロットの上の空気供給部から、形成ワイヤ８の下に配置された真空装置から、あるいはスロットの中に一体形成されたエダクター（eductor）の使用により導入することができる。空気は、スピナレットから離れる方向で幅が狭くなって行くのが有利である延伸区域７を下降し、ベンチュリ効果を生じ、フィラメントを延伸させる。フィラメントは空気と共に延伸区域７から外に出て、形成ワイヤ８上に集められる。
フィラメント５は、重合体の融解温度より少なくとも約２０℃高い溶融温度で、毎分約１００〜約２０００メートルの速度でフィラメントを延伸するのに十分な速度でスピナレット４から押し出すのが有利である。好ましい実施態様では、フィラメントを毎分約４５０〜約１２００メートルの速度で製造する。当業者には明らかな様に、スピンボンディングの生産速度は、大部分、延伸区域で使用される延伸力により決定される。毎分１２００〜２０００メートルを超えるスピンボンディング速度を与えるのに十分な延伸力では、本発明で使用する重合体の弾性により過剰のフィラメント破断が起こり得る。
フィラメントが急冷され、延伸区域７に入った後、流体により延伸力が加えられる。フィラメントは、速度が比較的低い、例えば速度がゼロ近く〜毎分約１００メートルである移動空気流と接触し、その空気速度が次第に、毎分約３００メートル〜毎分約３０００メートルの速度に増加し、それによって、フィラメントがスクリーンのすぐ上で一般的に毎分約１００メートル〜毎分約２０００メートルの最高線速度を得る様に、フィラメントに力を及ぼすのが有利である。好ましい実施態様では、本発明のフィラメントは、フィラメント１本あたりのデニールが、約５０デニール／フィラメント未満、より好ましくは約１〜約１０デニール／フィラメント、最も好ましくは約２〜約６デニール／フィラメントである。
好ましくは、本発明で使用する重合体は、少なくとも１種の熱可塑性ブロック共重合体エラストマーを含む。エラストマーは、メルトフローレートが約５〜約５００、膨潤インデックスが約１．８〜約５、曲げモジュラスが約２００〜約１０，０００psiである重合体を含むのが有利である。好ましくは、エラストマーはポリプロピレン系の共重合体またはターポリマーである。
本発明の一実施態様では、本発明で使用する重合体は弾性を有する、熱可塑性の、主として結晶性のオレフィンブロック共重合体である。これらの重合体はHimont,Inc.,Wilmington,Delawareから市販されており、ここに参考として含める、１９９１年３月１３日公開のヨーロッパ特許出願第０４１６３７９号に記載されている。この重合体は、結晶性の基本重合体画分、およびその上で半結晶性の単独重合体または共重合体画分を経由してブロック化された、弾性を有する無定形共重合体画分を含む異相ブロック共重合体である。好ましい実施態様では、熱可塑性の、主として結晶性のオレフィン重合体は、少なくとも約６０〜８５部の結晶性重合体画分、少なくとも約１〜１５部未満の半結晶性重合体画分および少なくとも約１０〜３９部未満の無定形重合体画分を含む。主として結晶性のオレフィンブロック共重合体は、６５〜７５部の結晶性共重合体画分、３〜１５部未満の半結晶性重合体画分、および１０〜３０部未満の無定形共重合体画分を含むのが有利である。
好ましくは、異相共重合体の結晶性基本重合体ブロックは、プロピレンと少なくとも１種の、式Ｈ2Ｃ＝ＣＨＲ（式中、ＲはＨまたはＣ2-6直鎖または分枝鎖アルキル部分である）を有するアルファ−オレフィンの共重合体である。好ましくは、異相共重合体の弾性を有する無定形共重合体ブロックは、アルファ−オレフィンおよびプロピレンを含み、ジエンを含むか、または含まず、あるいは異なったアルファ−オレフィンターポリマーを含み、半結晶性共重合体ブロックは、低密度で、実質的に直鎖の共重合体であり、本質的に、無定形ブロックの製造に使用されるアルファ−オレフィンの単位、または２種類のアルファ−オレフィンを使用する場合は、最も多く存在する無定形ブロックの製造に使用されるアルファ−オレフィンの単位からなる。
本発明で使用できる他のエラストマー性重合体には、ポリウレタンエラストマー、エチレン−ポリブチレン共重合体、Shell Chemical Company,Houston,TexasからKraton G-1657およびKraton G-1652の商品名で販売されている様なポリ（エチレン−ブチレン）ポリスチレンブロック共重合体、Dow Chemical Company,Midland,MichiganからPellethane 2355-95 AEおよびPellethane 2355-55DEの商品名で販売されている様なポリアジピン酸エステル、ポリエステルエラストマー性重合体、ポリアミドエラストマー性重合体、DuPont Company,Wilmington,DelawareからHydrelの商品名で販売されている様なポリエーテルエステルエラストマー性重合体、Shell Chemical CompanyからKratonの商品名で販売されているスチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の様なＡＢＡトリブロックまたはラジアルブロック共重合体、等がある。また、上記の様なエラストマー性重合体混合物同士の、およびポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、等の他の熱可塑性重合体との重合体混合物も本発明で使用できる。当業者には明らかな様に、エラストマーの特性は、重合体化学により、および／またはエラストマーと非エラストマー性重合体を混合することにより調節でき、十分な弾性伸長および回復特性から比較的低い伸長および回復特性まで与えることができる。本発明では、曲げモジュラスが約２００psi〜約１０，０００psi、好ましくは約２０００psi〜約８０００psiの低〜中程度の弾性を有するエラストマーを使用するのが好ましい。
本発明の熱可塑性で実質的に連続的なフィラメントは、３０％伸長および１回引きの後、機械方向（ＭＤ）および横断方向（ＣＤ）の値に基づいて、少なくとも約７５％根平均自乗（ＲＭＳ）の平均回復性伸長を不織布に与えるのに十分な量で熱可塑性エラストマーを含む。ＲＭＳ平均回復性伸長は式：
ＲＭＳ平均回復性伸長＝［1/2(ＣＤ2＋ＭＤ2)］1/2
から計算されるが、ここでＣＤは横断方向における回復性伸長であり、ＭＤは機械方向における回復性伸長である。不織布はその様な３０％引き２回の後で少なくとも約７０％のＲＭＳ回復性伸長を有するのが好ましい。より好ましくは、本発明のフィラメントは、５０％伸長および１回引きの後、機械方向および横断方向で、少なくとも約６５％ＲＭＳ回復性伸長を不織布に与えるのに十分な量で熱可塑性エラストマーを含み、さらに好ましくは、その様な２回引きの後で少なくとも約６０％のＲＭＳ回復性伸長を有するのが好ましい。好ましくは、エラストマーは、フィラメントの重量の少なくとも約５０％、最も好ましくは少なくとも約７５％を構成する。本発明の不織布の弾性は、Instron Testing装置を使用し、５インチゲージ長および毎分５インチの伸長速度で測定する。規定の引き伸しまたは伸長％値で、試料を引き伸ばした状態に３０秒間保持し、次いで力をゼロにして十分に弛緩させる。次いで回復％を測定する。
図２は、本発明のウェブの一実施態様の部分平面図である。９で示すウェブは、上記の様にして製造した、熱可塑性エラストマーの実質的に連続的なフィラメントをからなる。ウェブのフィラメントは同じ外観を有する必要はない。さらに、ウェブは上記と異なった材料からなる繊維を含んでいてもよい。例えば、ウェブ９は、上記の実質的に連続的なフィラメントを、綿繊維、ウール繊維、絹繊維の様な天然繊維と混合するか、あるいは木材繊維、例えば木材パルプの様なセルロース系繊維、レーヨン繊維、等と混合して形成することもできる。熱可塑性エラストマーの実質的に連続的なフィラメントは、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ナイロンの様なポリアミド繊維、ポリエチレン、ポリプロピレンの様なポリオレフィン繊維、それらの共重合体等、または他の熱可塑性重合体、ならびにこれらと他の熱可塑性繊維の共重合体および混合物の様な人造繊維と混合することもできる。人造繊維は、実質的に連続的なフィラメントまたはステープルファイバーでよい。ウェブは、少なくとも約５０重量％の、より好ましくは少なくとも約７５重量％の熱可塑性エラストマーの実質的に連続的なフィラメントを含むのが有利である。
図３は、本発明の一実施態様の図式的な断面図である。一般的に１０で示す図３の実施態様は２層ラミネートからなる。層１１は、メルトブローイング加工した不織ウェブ、スパン−ボンディング加工したウェブ、すいたステープルファイバーのウェブでよいウェブ、またはフィルム、例えばポリエチレンの様な熱可塑性重合体のフィルム、等からなる。層１２は、本発明の不織弾性ウェブからなる。
これらの層は、この分野で公知の方法のいずれかで結合および／または張り合わせすることができる。張り合わせおよび／または結合は、例えば繊維のハイドロエンタングルメント、スポットボンディング、パウダーボンディング、スルーエアーボンディング等により行うことができる。例えば、層１１が繊維ウェブである場合、張り合わせおよび／または結合はハイドロエンタングルメント、スポットボンディング、スルーエアーボンディングなどにより行うことができる。層１１がフィルムである場合、張り合わせおよび／または結合はスポットボンディング、層１２の上にフィルムを直接押し出す、等により行うことができる。また、適当な結合剤、すなわち接着剤を使用して結合させることもできる。用語スポットボンディングには、連続または断続的なパターンボンディング、一様な、または不規則な点ボンディング、またはそれらの組合せが含まれるが、すべてこの分野では良く知られている。
結合は、すべての層を接続するためにラミネートの組み立て後で行うか、あるいはラミネートの最終組立ての前に不織布層の一部だけを結合させることもできる。各層は、異なった結合剤により、異なった結合パターンで結合させることができる。全体的に、ラミネート結合は個々の層結合と関連して行うこともできる。
好ましい実施態様では、層１１および１２を、層１２を引き伸し、その引き伸ばした形状で層１２を保持し、層１１を層１２に結合させ、得られた複合材料構造を弛緩させることにより、張り合わせる。有利なことに、得られた複合材料構造は、ひだのよった構造を示す。
図３のラミネート１０は２層構造からなるが、ラミネートに求められる特別な特性に応じて、スパンボンド−メルトブロー−スパンボンド構造の様な２種類以上の類似した、または類似していない層を有することもできる。ラミネートは、おむつ、失禁パッド、生理用ナプキンのトップシート層、バックシート層、またはその両方の様な、使い捨て吸収性パーソナルケア製品の弾性不織部品、ふきん、滅菌ラップや手術用ガウンの様な外科材料などに使用することができる。例えば、液体を迅速に通して流すことができるラミネートは、おむつのトップシートとして使用することができ、バリヤー特性を示すラミネートはおむつのバックシートとして使用することができる。
この分野で良く知られている様に、使い捨ておむつ、成人用失禁パッド、生理用ナプキン、等の吸収性パーソナルケア製品の主な機能は、体の浸出液を迅速に吸収して保持し、衣類や他の物品の汚れ、湿り、または汚染を防止することにある。例えば、使い捨ておむつは一般的に不透過性のバックシート層、吸収性のコア層、および吸収性のコアに迅速に流入させるためのトップシートを含む。保持性を改良し、漏れを防止するために、弾性の脚部フラップおよびバリヤーレッグカフ（barrier leg cuff）を吸収性パーソナルケア製品構造に追加することもできる。
一般的に、使い捨ておむつや関連製品は、製品と着用者の脚または腰の間の隙間を通して体の浸出液が逃げ出す時に漏れが生じる。本発明の弾性不織ウェブまたはラミネートからなる部品の様な弾性部品は、吸収性製品の、着用者の脚や体に対する適合性を改良し、洩れの傾向を少なくすることができる。本発明の弾性不織ウェブは、使い捨ておむつの様な使い捨てパーソナルケア製品におけるカバー材料層として効果的に使用することができる。本発明のこの実施態様の一特徴では、本発明の弾性不織ウェブをおむつのトップシート層として使用する。トップシート層は、その層を通して液体を吸収性のコア中に迅速に流す（この分野では「急速貫通」と呼ぶ）が、液体を吸収性コアからトップシートの体側へ容易に逆流させることはない（この分野では「耐再湿潤性」と呼ぶ）。貫通性と耐再湿潤性の望ましいバランスを達成するために、本発明の弾性不織ウェブを処理して親水性を付与することができる。例えば、本発明の弾性不織ウェブまたはその表面を、Triton X-100の様な、この分野で良く知られている界面活性剤で処理することができる。
次いで、上記の様にして製造される弾性不織ウェブを、本質的に液体不透過性のバックシート層の内側表面と向き合って位置する吸収体、例えば本質的に綿状の木質パルプからなる予め成形されたウェブと組み合わせる。好ましくは、綿、再生セルロース繊維、例えばレーヨンおよび酢酸セルロース、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、およびアクリルの様なステープルテクスタイルファイバーを含むことができる、ハンマーミル処理したウォーターレイドウェブ(water laid web)から、またはエアーレイドウェブ(air laid web)から得た木質繊維を取り込むことにより、木質パルプを吸収体の中に含むことができる。吸収性コアは、有効量の、この分野で吸収体の吸収能力を強化することが分かっている、無機または有機の高吸収性（例えば超吸収性）材料を含むこともできる。
弾性不織ウェブは、吸収体および本質的に液体不透過性のバックシート層と、熱溶融接着剤の線で接着、超音波溶接による接合、等のこの分野で公知の方法のいずれかで組み合わせることができる。好ましくは、本発明の弾性不織ウェブをトップシートとして使用する場合、吸収コアおよびバックシート層と組み合わせておむつを製造する時に、ウェブを少なくとも１方向で延伸するが、機械方向、横断方向、または両方向に延伸することができる。この実施態様のもう一つの特徴では、本発明の弾性不織ウェブをおむつのバックシート層として使用する。弾性不織ウェブを少なくとも１方向で延伸するのが有利であるが、機械方向、横断方向、または両方向に延伸することができる。ウェブは、横断方向で少なくとも約１０％、好ましくは少なくとも約３０％、最も好ましくは少なくとも約５０％延伸する。
弾性不織ウェブに、この分野で公知の方法のいずれかでバリヤー特性を付与する
好ましくは、バリヤー特性は、ポリオレフィンフィルム、例えばポリエチレンまたはポリプロピレンフィルムを弾性不織ウェブに張り合わせることにより得られる。例えば、平滑な、またはパターン化されたカレンダーロールを経由してウェブおよびフィルムを点結合または連続結合させることにより、ポリオレフィンフィルムを本発明の弾性不織ウェブに張り合わせる。張り合わせは、好適な結合剤を使用して行うこともできる。上に述べた様に、不織布−フィルムの張り合わせの際に弾性不織ウェブを延伸した形状に保持することができる。
次いで、弾性不織ウェブラミネートを、本質的に液体不透過性のトップシート層の内側表面と向き合って配置された、木質パルプの予め成形されたウェブの様な吸収体と組み合わせる。弾性不織ウェブおよび吸収体は、この分野で公知の方法のいずれかで組み合わせることができる。弾性不織ウェブラミネートを横断方向で少なくとも約１０％延伸し、吸収体およびトップシートなどの他のウェブの層を張り合わせ、化学的または熱的な結合技術によりそこに結合させる。
おむつのトップシートおよびバックシート層の両方が本発明の弾性不織ウェブからなる様なおむつを製造することもできる。例えば、最初に本発明の弾性不織ウェブを延伸し、上記の様にバリヤー特性を付与する。第二の、本発明の弾性不織ウェブを用意し、第一のウェブおよび内側の吸収体と組み合わせ、本質的に液体不透過性のバックシート層、吸収性の内側層および本質的に液体透過性のトップシート層を有する構造を形成する。
本発明の弾性不織ウェブおよびラミネートは、吸収性製品の脚部フラップおよび／または腰のバンド区域に使用して、柔軟な、布状の弾性構造を製造するのに特に効果的である。この様に、本発明の弾性不織ウェブは、弾性フィラメントのストランド、熱収縮性フィルム、等の代わりに使用し、柔軟性が改良された、着用者の脚や腰部の赤斑を防止する、洩れのない製品を製造することができる。
本発明の弾性不織ウェブは、ここに参考として含める米国特許第４，６９５，２７８号に記載されている様なこの分野で公知のバリヤーレッグカフの製造にも使用することができる。本発明の弾性不織ウェブまたはラミネートをバリヤーレッグカフ不織布として使用することにより、柔軟性を改良し、漏れをなくすために必要な弾性フィラメントのストランドを少なくする、または無くすことができる。
本発明のもう一つの好ましい特徴により、スパンボンディング加工した層の少なくとも一つが弾性スパンボンド不織布である、改良されたＳＭＳ（スパンボンド／メルトブロー／スパンボンド）医療用バリヤー不織布を提供する。本発明のこの特徴により、ＳＭＳラミネートの適合性を著しく改良することができる。ＳＭＳ不織布の公知の用途の中で、これらの不織布を滅菌ラップとして使用することは非常に重要である。弾性ＳＭＳ不織布は包んだ製品と適合することができるので、本発明の弾性ＳＭＳ不織布は著しい長所と利点をもたらす。さらに、弾性不織布で物体を包む時にその弾性不織布が延伸すると、その物体からラップを除去する時に不織布が「ひとりでに開く」能力を示す。このために、滅菌ラップを除去する際に起こりがちな滅菌物体との接触の必要性または可能性を無くす、または最少に抑えることができる。
本発明の弾性ＳＭＳバリヤー不織布は、スパンボンド、メルトブロー、またはスパンボンド層を張り合わせ、好ましくはこの分野で良く知られている、先に説明した様な点結合または他の断続的な結合により製造される。好ましくは、弾性スパンボンド層を、メルトブローイング加工した層に張り合わせる前、またはその間に、ＭＤまたはＣＤまたは両方向で５〜４０％、好ましくは１０〜２５％延伸する。結合させた後、ラミネートを弛緩させる。その後、ラミネートは、例えば使用中に、メルトブローイング加工した層に著しい損傷を与えずに、バリヤー特性を著しく損なわずに、延伸することができる。
本発明の弾性不織ウェブは、失禁パッド、生理用ナプキン、保護衣服、各種医療用不織布、包帯、等の他の使い捨て製品の部品としても使用できる。例えば、おむつの構造と同様に、本発明の弾性不織ウェブは使い捨てパーソナルケア製品のトップシート層、バックシート層、またはその両方に使用することができる。さらに、本発明の弾性不織ウェブは、これらの製品中で、液体不透過性層や吸収体の様な他のウェブとの組合せで使用することができる。
実施例１
この実施例では、４種類の重合体をスパンボンド不織布に加工した。試料１Ａは、Soltex製の、調整レオロジー（ＣＲ）グレード３９０７、すなわち３５メルトフローレート（ＭＦＲ）を有するポリプロピレン単独重合体比較試料である。試料１Ｂおよび１Ｃは、前に説明した、Himont製で、CATALLOY(r)重合体と呼ばれるポリプロピレンの、主として結晶性のオレフィン異相共重合体である。重合体１Ｂおよび１Ｃは中程度の弾性を有し、比較用に含む。試料１Ｄは、同じ種類の異相共重合体であるが、本発明に最も有利であると考えられる重合体を代表する特性を有する。
これら４種類の重合体を、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）、Ｃ１３核磁気共鳴（ＮＭＲ）、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）、インストロン  キャピラリー  レオメトリー、メルトインデクサーおよびコーンダイ膨潤装置を使用して分析した。
ＤＳＣ実験は、DuPont Instruments Cell Base ModuleおよびModel 2100 Thermal Analyst Systemにより制御されるＤＳＣセルを使用して行なった。セルを公称流量４０ml／分の窒素ガスで掃気した。Mettler ME-30微量天秤を使用してＤＳＣ試料パン中に秤量し、１０℃／分の加熱速度で室温から２００℃に加熱した。基準として空の試料パン容器および蓋を使用した。データ操作はすべて標準ＴＡソフトウェアを使用して行なった。
ＧＰＣ実験は、Watersの１５０℃ＡＬＣ／ＧＰＣおよびWaters 840 Chromatography Controlおよびデータステーションを使用して行なった。使用したカラムは、屈折率検出器（１２８／５）を備えた２ｘ３０cmのPL-Gel混合床カラムであった。可動相として１，２，４−トリクロロベンゼンを流量１．０ml／分で使用した。カラム温度は１３５℃に維持した。
重合体のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、２．１６kgの荷重下で１９０℃でオリフィスを通過する重合体の量により決定する。メルトフローレートは、重合体の粘度と逆の関係にある。すなわち、粘度が低い程、ＭＦＲが高い。
重合体特性の比較を表１に示す。このオレフィン性エラストマーの区分の、曲げモジュラスが約１８０，０００psiを超える重合体は、中程度の弾性不織ウェブの製造には適していないことが分かった。
各重合体の紡糸性は、最初にLurgi紡糸方式で評価した。その結果を表１に示す。紡糸性は、一定の処理量（１グラム／分／穴）および約２．５デニールのフィラメントを製造する延伸力における、重合体毎のフィラメント破断頻度により評価した。紡糸性が最も良い重合体に評価５を与え、３０００メートル／分（mpm）を超える速度で破断が無いものと定義した。低Lurgi速度（すなわち＜５００mpm）でも延伸できない重合体を０と評価した。スロットドロー紡糸性は、毎分約５００〜７００メートルの速度でスピンボンディング加工したフィラメントを製造するのに十分な延伸力で運転する、真空式スロットドロー機構を使用して測定した。紡糸性は、一定の処理量および約２．５デニールのフィラメントを製造するのに十分な延伸力における、フィラメント破断頻度により評価した。
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実施例２
この実施例では、６種類の不織布試料を製造し、伸長し、次いで不織布の機械方向ならびに横断方向におけるそれぞれの回復性伸長に関して分析した。不織布試料番号２Ａ、２Ｂ、２Ｃおよび２Ｄは、それぞれポリエチレンおよび３種類のポリプロピレン比較試料である。不織布試料番号２Ｅおよび２Ｆは、前に説明した、Himontから市販されている、ポリプロピレンの主として結晶性のオレフィン異相共重合体を使用して、ボンディング発明により製造した不織布である。不織布の弾性は、Instron Testing装置を使用し、５インチゲージ長および毎分５インチの延伸速度を使用して測定した。規定の延伸または伸長％値、すなわちここでは３０％および５０％伸長で、試料を延伸した状態に３０秒間保持し、次いで力をゼロにして十分に弛緩させる。次いで回復％（本来の不織布の長さに対して）を測定する。伸長回復値は、最初の引張りおよび２回目の引張りの後の不織布の回復（すなわち不織布の、弛緩によりその本来の大きさに戻る能力）を基にしている。伸長回復値は機械方向および横断方向の両方で測定して根平均自乗値を求め、結果を下記の表２に示す。
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実施例３
試料２Ｆと類似の、本発明の不織布の試料を、ヨーロッパ特許第４１６，３７９号に開示されている重合体を、Reifenhauser GmbHから市販のスロットドロー溶融紡糸装置で押し出すことにより製造する。この装置は、幅が１メートルで、シングルビームの、２つの側面を有する急冷区域を備えている。さらに、この装置は二重押出し機能力を有し、サイドアームおよび乾燥−混合容積測定添加機構を備えている。押出し機とスピンポンプの間に自動フィルター交換装置がある。このスピンパックはスクリーン、Dynalloy、または他の、この分野で公知の機構として選択することができる。スピナレットは、６５００個の穴を有する１または２基のポンプで供給するスピナレットである。毛管の構造は、直径０．３５７ミリメートル、６：１  l/dである。スピナレット温度は融解温度および重合体の処理量により制御される、すなわち独立して加熱されるのではない。
急冷区域の最初の１０インチは約３℃の空気により冷却される。残りの６フィートの冷却は、ほぼ室温または約２５℃の空気により促進される。スロットドローは調節可能な幅を有し、１インチ幅で使用される。重合体は、約２dpfを有する実質的に連続的なフィラメントとして押し出され、したがって吐出量は１メートルあたり毎時約７５キログラム、つまり穴１個あたり毎分０．１９２グラムである。
実施例４
重合体１Ｄ（実施例１）および約６００  M/MINの速度でスパンボンド加工したフィラメントを製造するのに十分な延伸力で運転する真空方式のスロットドローイング機構を使用し、不織ウェブの試料を製造した。このウェブの寸法はは横断方向で１０インチ、機械方向で２インチであり、横断方向でその長さの３０％延伸した。得られたウェブは横断方向で１３インチであった。この試料を一般的なおむつの前方の非弾性腰バンドの上に取り付けることにより、弾性回復性が改良されたおむつが得られた。
実施例５
実質的に実施例４に記載される様にして製造した、横断方向で８  ５／８インチおよび機械方向で２インチの寸法を有する不織ウェブの試料を、横断方向で５０％延伸した。得られたウェブは横断方向で１３インチであった。この試料を一般的なおむつの前方の非弾性腰バンドの上に取り付けた。得られたおむつは弾性回復性が改良され、腰バンドの適合性が改良された。
実施例６
実質的に実施例４に記載される様にして、横断方向で５  １３／１６インチおよび機械方向で２  １／２インチの寸法を有する不織ウェブの試料を製造した。このウェブを横断方向で５０％延伸し、横断方向の長さを８  ３／４インチにした。一般的な品種のおむつを用意し、脚部の弾性部品を除去した。その脚部弾性部品の代わりに、不織ウェブの試料を脚部のギャザーに取り付けた。得られたおむつは、中程度の伸長性および脚部のカフ区域の回復性を示した。
実施例７
実質的に実施例４に記載される様にして、重合体１Ｄを使用して不織ウェブの試料を製造し、その特性を確認するために試験を行なった。平均基礎重量（グラム／平方ヤード）および厚さ（ミル）を測定するために、合計１０個の試料を試験した。合計３個の試料を試験して引張強度（グラム／インチ）、ピーク伸長および引き裂き強度を測定した。さらに、それぞれ２個の試料を試験して、１００°Ｆで、１０、３０および５０％に延伸し、３０分間保持した時の弾性を求めた。報告した数値は、弛緩に続く、「％永久ひずみ」つまり伸長の非回復部分である。結果を下記の表に示す。
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本発明をその好ましい実施態様に関して詳細に説明した。無論、上記の詳細な明細書に説明し、下記の請求項に規定する本発明の精神および範囲から逸れることなく、多くの変形および修正を行なうことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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