(57)【要約】本発明は、機械および交差方向の特性の釣り合いが改善された不織布を作製する方法に関する。より詳細には、本発明は、スパイラル捲縮を発現しないファイバーと組み合わせて潜在的な三次元スパイラル捲縮を有する多成分ファイバーを比較的低レベルで含む不織ウェブを利用する。多成分ファイバーの潜在的なスパイラル捲縮は、不織ウェブの形成後、自由収縮条件下で加熱等により活性化されて、スパイラル捲縮しないファイバーを再配向して、引張り強度やモジュラスのような特性の釣り合いを改善する。
2005520059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱に際して三次元スパイラル捲縮を発現することのできる多成分ファイバーから本質的になる約５〜４０重量パーセントの第１のファイバー成分と、加熱に際してスパイラル捲縮を発現しないファイバーから本質的になる約９５〜６０重量パーセントの第２のファイバー成分とを含んでなり、最大の繊維配向性の初期方向を有する実質的に結合されていない不織ウェブを提供する工程と、
多成分ファイバーに三次元スパイラル捲縮を発現させるのに十分な温度まで実質的に結合されていない不織ウェブを自由収縮条件下で加熱する工程とを含んでなり、加熱工程中に加熱処理された不織ウェブが実質的に結合されないままとし、かつ実質的に結合されていない不織ウェブを最大の元のウェブ配向の初期方向の少なくとも約１０％収縮させるように加熱温度が選択される、不織ウェブにおいて機械方向および交差方向配向の比率を修正する方法。
【請求項２】
実質的に結合されていない不織ウェブが最大の繊維配向性の初期方向である機械方向と交差方向とを有しており、ウェブを加熱した後の機械方向と交差方向の繊維配向性の比率が、ウェブを結合した後の機械方向対交差方向の引張り強度の比率により測定すると、スパイラル捲縮不可能なファイバー１００％からなるウェブの機械方向と交差方向の比率より少なくとも３０％少ない請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１のファイバー成分がポリ（エチレンテレフタレート）およびポリ（トリメチレンテレフタレート）の二成分ファイバーから本質的になる請求項１または２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
第１のファイバー成分および第２のファイバー成分がステープルファイバーおよび連続フィラメントよりなる群から独立して選択される請求項１または２のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
第１のファイバー成分および第２のファイバー成分が両者ともステープルファイバーを含んでなる請求項４に記載の方法。
【請求項６】
第１のファイバー成分が、約２〜３インチ（５〜７．６ｃｍ）の長さを有するステープルファイバーを含んでなり、第２のファイバー成分が、約０．５〜１．５インチ（１．３〜３．８ｃｍ）の長さを有するステープルファイバーを含んでなる請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第１のファイバー成分および第２のファイバー成分が両者とも連続フィラメントを含んでなる請求項４に記載の方法。
【請求項８】
第１のファイバー成分が連続フィラメントを含んでなり、第２のファイバー成分がステープルファイバーを含んでなる請求項４に記載の方法。
【請求項９】
第１のファイバー成分が機械方向に実質的に配向された連続フィラメントの配列を含んでなる請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
実質的に結合されていない不織ウェブがカードウェブである請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
ウェブがエアレイドウェブである請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
実質的に結合されていないウェブが、約１０〜２５重量パーセントの第１のファイバー成分と約７５〜９０重量パーセントの第２のファイバー成分とを含んでなる請求項５に記載の方法。
【請求項１３】
実質的に結合されていないウェブが、約１０〜２０重量パーセントの第１のファイバー成分と約８０〜９０重量パーセントの第２のファイバー成分とを含んでなる請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
不織ウェブがさらに表面速度を有し、収縮のない加熱工程が、
実質的に結合されていない不織ウェブを第１の搬送表面速度を有する第１の搬送表面に搬送する工程と、
第１の搬送表面から移送ゾーンを通して第２の搬送表面速度を有する第２の搬送表面に搬送表面と接触していない移送ゾーンを通して搬送される実質的に結合されていない不織ウェブを移送する工程と、
移送ゾーンにおいて熱処理を実施して、ウェブが、多成分ファイバーの捲縮発現の結果移送ゾーンを通して搬送される際に、ウェブ表面速度を減少させる工程と、
ウェブが移送ゾーンから出る際に、第２の搬送表面速度が第１の搬送表面速度より遅くして、熱処理された実質的に結合されていない不織ウェブを第２の搬送表面に移送する工程と
を含んでなる請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
第２の搬送表面速度が、移送ゾーンを出る際にウェブが第２の搬送表面と接触する際に、熱処理された実質的に結合されていない不織ウェブの表面速度にほぼ等しくなるように選択されている請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
実質的に結合されていない不織ウェブが、移送ゾーンを通って搬送されて、ウェブが移送ゾーンを通して自由落下できる請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
実質的に結合されていない不織ウェブが、ガスをウェブ下より吹込むことによりウェブを浮かすことによって移送ゾーンを通って搬送される請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
熱処理ウェブが移送ゾーンから出た後に結合される工程をさらに含んでなる請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
収縮のない加熱工程が、
実質的に結合されていない不織ウェブを第１の搬送表面速度を有する第１の搬送表面に搬送する工程と、
移送ゾーンを通して実質的に結合されていない不織布が搬送される際に、減少する不織表面速度を有する実質的に結合されていない不織ウェブを移送ゾーンを通して、第２の搬送表面速度を有する第２の搬送表面に移送する工程と、
実質的に結合されていない不織ウェブを移送ゾーンを通してウェブが移送ゾーンを動く際に漸減していく外周線速度を有する一連の少なくとも２本の駆動ロールに搬送する工程と、
移送ゾーンにおいて熱処理を実施して、ウェブが、多成分ファイバーの捲縮発現の結果移送ゾーンを通して搬送される際に、ウェブ表面速度を減少させる工程と、
ウェブが移送ゾーンから出る際に、第２の搬送表面速度を第１の搬送表面速度より遅くして、熱処理された実質的に結合されていない不織ウェブを第２の搬送表面に移送する工程と
を含んでなる請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
各ロールの外周線速度が、各ロールと接触する不織布の表面速度と略等しく、第２の搬送表面速度が、移送ゾーンを出る際にウェブが第２の搬送表面と接触する際に、熱処理された実質的に結合されていない不織ウェブの表面速度にほぼ等しくなるように選択されている請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
近接ロールの外周線速度が２０％未満変化する請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
近接ロールの外周線速度が１０％未満変化する請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
熱処理ウェブが移送ゾーンから出た後に結合される工程をさらに含んでなる請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
結合工程が、ホットロールカレンダ加工、熱点結合、スルーエア結合、機械的ニードリング、水圧ニードリング、化学結合、パウダー結合、液体スプレー接着剤結合、可撓性の液体バインダーによる含浸からなる群より選択され、高圧で飽和蒸気チャンバーを通過する請求項１８または２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
実質的に結合されていない不織ウェブがクロスラップされたステープルウェブである請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
実質的に結合されていない不織ウェブが加熱処理工程において約１０秒未満にわたって加熱される請求項１、１４または１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
加熱工程中、実質的に結合されていない不織ウェブが最大の元のウェブ配向の初期方向に少なくとも約１５％収縮する請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
加熱工程中、実質的に結合されていない不織ウェブが最大の元のウェブ配向の初期方向に少なくとも約１５％〜４０％収縮する請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
機械方向と、交差方向と、機械方向配向および交差方向配向のうちの１つから選択される最大の繊維配向性の初期方向とを有する不織ウェブであって、加熱の際に三次元スパイラル捲縮を発現することのできる多成分ファイバーから本質的になる約５〜４０重量パーセントの第１のファイバー成分と、加熱の際にスパイラル捲縮を発現しないファイバーから本質的になる約９５〜６０重量パーセントの第２のファイバー成分とを含んでなり、最大の繊維配向性の方向の引張り強度対最低繊維配向性の方向の引張り強度の比率で測定した、ウェブ加熱後の最大の繊維配向性の方向対最低繊維配向性の方向の比率が、１００％スパイラル捲縮のないファイバーからなるウェブの最大繊維配向性の方向対最低繊維配向性の方向の比率より少なくとも３０％少ない不織ウェブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械および交差方向の特性の釣り合いが改善された、スパイラル捲縮を発現しないファイバーと混合された、潜在的な三次元スパイラル捲縮を有する多成分ファイバーを低レベルで含有する不織布を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
収縮能力の異なる２つ以上の合成成分を含んでなる横方向に偏心された多成分ファイバーを含んでなる不織布は当業界で公知である。捲縮が実質的に張力のかかっていない状態でファイバーに収縮条件を与えることにより活性化されるとき、かかるファイバーは、三次元ヘリカル（スパイラル）捲縮を発現する。ヘリカル捲縮は、パッキン箱捲縮ファイバーのような機械的捲縮ファイバーの２次元捲縮とは区別される。ヘリカル状捲縮ファイバーは、一般に、ばねのように伸張して元に戻る。
【０００３】
デイビスら（Ｄａｖｉｅｓ  ｅｔ  ａｌ．）に付与された特許文献１には、捲縮ファイバーのスパイラルをインターロックすることにより機械的に結合され、低融点接着剤ポリマー成分を溶融することにより接着された捲縮ファイバーを含有する二成分繊維状材料が記載されている。捲縮を発現して、潜在的な接着剤成分を１回の同じ処理工程で活性化することができる。または、捲縮を最初に発現してから、接着剤成分を活性化して、連続しているウェブのファイバーを一緒に結合することもできる。ファイバーを捲縮しないようにする識別される圧力がプロセス中に印加されない条件下で捲縮は発現する。
【０００４】
（オカワハラら（Ｏｋａｗａｈａｒａ  ｅｔ  ａｌ．）に付与された特許文献２には、金属スルホネート基を有する構造単位と、ポリエチレンテレフタレートまたはポリブチレンテレフタレートと共重合されたポリエチレンテレフタレートの並列フィラメントをコンジュゲートスピニングすることにより生成される二成分ポリエステルフィラメントを含んでなる不織布の仕上げについて記載されている。フィラメントは、不織布を形成する前に機械的に捲縮されている。フィラメントを弛緩状態にしながら、赤外放射線に露光することにより布は伸張される。赤外加熱工程中、コンジュゲートフィラメントは三次元捲縮を発現する。このプロセスを制限するものの１つに、加熱処理工程において発現される捲縮に加えて、別個の機械的捲縮プロセスを必要とすることがある。さらに、（特許文献２）のプロセスでは、製品を収縮または収縮のために作製する際に、ウェブまたは布をバーコンベヤーのようなコンベヤー、または、バーコンベヤーのバーに対応して間隔の空いたラインに沿ったプレギャザリングスロット、またはウェブがギャザリングスロットと接触する接触ラインと連続的に接触させておく必要がある。プレギャザリングスロットを通過した処理は、予め一体化された凝集布を用いる必要があり、本発明のプロセスに用いる実質的に結合されていない不織ウェブに用いることはできない。収縮工程中、バーコンベヤーとの複数のライン接触は、布がコンベヤーに過剰に供給されるときであっても、布の収縮、捲縮の発現およびファイバーの再配向を妨げる。
【０００５】
特許文献３には、フィラメントに捲縮を発現するための加熱工程前に点結合された複数の２成分フィラメントを含んでなる伸張可能な不織ウェブが記載されている。２成分フィラメントは、ポリエステル成分と、他のポリマー成分とを含んでなり、ポリオレフィンまたはポリアミドであるのが好ましい。加熱工程によって、結合されたウェブが収縮し、３０％まで伸張したときに機械方向と交差方向の両方について弾性回復を示す不織布が得られる。結合点間のファイバーセグメントの長さが異なり、収縮応力が不均一に分配されるため、収縮前の布のプレ結合によって、フィラメントの全ての捲縮の発現を妨げないようにすることはできない。その結果、全体の収縮、収縮の均一性、捲縮の発現および捲縮の均一性が減じる。
【０００６】
日本バイリーン株式会社に譲渡された特許文献４には、水力交絡の後熱処理されて潜在捲縮可能なファイバーの捲縮を発現させた少なくとも３０パーセントの並列の潜在捲縮可能なファイバーを含有する不織布が記載されている。収縮前のファイバーの水力交絡では、均等な捲縮の発現を妨げないようにすることはできない。
【０００７】
エバンスら（Ｅｖａｎｓ  ｅｔ  ａｌ．）に付与された特許文献５には、少なくとも２つの合成ポリエステルの横方向に偏心したアセンブリを含んでなる自己捲縮可能な複合体フィラメントが記載されており、２つのポリエステルの一方は、結晶領域の化学繰り返し単位が非伸張安定コンホメーションにある部分結晶であり、２つのポリエステルの他方は、結晶領域の化学繰り返し単位が完全伸張化学繰り返し単位のコンホメーションの長さに非常に近いコンホメーションの部分結晶である。複合体フィラメントは、高スレッド数の織構造による制限に対して高度のスパイラル捲縮を発現することが可能である。捲縮の可能性は、伸び応力や高温を与えても通常良好に保持される。複合体フィラメントは、ファイバー製造プロセスの一部としてアニールすると、捲縮の可能性が減るのではなく増大する。フィラメントは、編、織および不織布に有用であると説明されている。連続フィラメントおよびスパンステープルヤーンの作製および編および織布における使用について示されている。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第３，５９５，７３１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，１０２，７２４号明細書
【特許文献３】国際公開第００／６６８２１号パンフレット
【特許文献４】特公平８（１９９６）−１９６６１号公報
【特許文献５】米国特許第３，６７１，３７９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
多成分ファイバーを含有するものをはじめとするカードステープルウェブは当業界では周知である。カードウェブ中のファイバーは、機械方向（「ＭＤ」）と交差方向（「ＸＤ」）ウェブ軸により特定される。ＭＤ配向ファイバーが優勢なカードウェブの場合、ＭＤについては改善され、ＣＤについては減少した引張り強度を有する布が得られる。エアレイドおよびスパンボンドウェブもまた、一般に、機械、ファイバーおよびレイダウン条件に応じて、様々な程度までＭＤ配向を好む傾向にある。多くの層を備えたクロスラップカードウェブは、交差方向に優勢の繊維配向性を有する傾向にある。機械および交差方向において特性の釣り合いが改善された、特に、釣り合いの取れた引張り強度および均一性およびドレープ性が与えられる、カードウェブおよびその他不織プロセスから均一な不織布を提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、加熱に際して三次元スパイラル捲縮を発現することのできる多成分ファイバーから本質的になる約５〜４０重量パーセントの第１のファイバー成分と、加熱に際してスパイラル捲縮を発現しないファイバーから本質的になる約９５〜６０重量パーセントの第２のファイバー成分とを含んでなり、最大の繊維配向性の初期方向を有する実質的に結合されていない不織ウェブを提供する工程と、
多成分ファイバーに三次元スパイラル捲縮を発現させるのに十分な温度まで実質的に結合されていない不織ウェブを自由収縮条件下で加熱する工程とを含んでなり、加熱熱工程中に加熱処理された不織ウェブが実質的に結合されないままとし、かつ実質的に結合されていない不織ウェブを初期の方向の最大の元のウェブ配向の少なくとも約１０％収縮させるように加熱温度が選択される、不織ウェブにおいて機械方向および交差方向配向の比率を修正する方法に関する。
【００１１】
本発明はまた、機械方向と、交差方向と、機械方向配向および交差方向配向のうちの１つから選択される最大の繊維配向性の初期方向とを有する不織ウェブであって、加熱の際に三次元スパイラル捲縮を発現することのできる多成分ファイバーから本質的になる約５〜４０重量パーセントの第１のファイバー成分と、加熱の際にスパイラル捲縮を発現しないファイバーから本質的になる約９５〜６０重量パーセントの第２のファイバー成分とを含んでなり、最大の繊維配向性の方向の引張り強度対最低繊維配向性の方向の引張り強度の比率で測定した、ウェブ加熱後の最大の繊維配向性の方向対最低繊維配向性の方向の比率が、１００％スパイラル捲縮のないファイバーからなるウェブの最大繊維配向性の方向対最低繊維配向性の方向の比率より少なくとも３０％少ない不織ウェブに関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本明細書において用いる「ポリエステル」という用語には、少なくとも８５％の繰り返し単位がジカルボン酸とジヒドロキシアルコールの縮合生成物であって、結合がエステル単位の形成によりなされているポリマーが含まれるものとする。これには、芳香族、脂肪族、飽和および不飽和二酸および二アルコールが含まれる。本明細書において用いる「ポリエステル」という用語には、コポリマー（例えば、ブロック、グラフト、ランダムおよび交互コポリマー）ブレンドおよびこれらの変性体も含まれる。ポリエステルとしては、エチレングリコールとテレフタル酸の縮合生成物であるポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）および１，３−プロパンジオールとテレフタル酸の縮合生成物であるポリ（トリメチレンテレフタレート）（ＰＴＴ）が例示される。
【００１３】
本明細書で用いる「不織」布、シートまたはウェブという用語は、規則パターンの機械的に相互係合されたファイバーに対して、摩擦および／または凝集力および／または接着力により方向性のある、または不規則に配向され結合された個々のファイバー、フィラメントまたはスレッドのテキスタイル構造、すなわち、織または編布でないものを意味する。不織布およびウェブとしては、スパンボンド連続フィラメントウェブ、カードウェブ、エアレイドウェブおよびウェットレイドウェブが例示される。好適な結合方法としては、サーマル結合、化学または溶剤結合、樹脂結合、機械的ニードリング、水圧ニードリング、ステッチ結合等が挙げられる。
【００１４】
本明細書で用いる「多成分フィラメント」および「多成分ファイバー」という用語は、一緒にスパンされて単一のフィラメントまたはファイバーを形成する少なくとも２つの別個のポリマーから構成されるフィラメントまたはファイバーのことを指す。本発明のプロセスは、短（ステープル）ファイバーまたは連続フィラメントを不織ウェブに用いて実施してもよい。本明細書において、「フィラメント」という用語は、連続フィラメントを説明するのに用いられ、一方、「ファイバー」という用語には、連続フィラメントと不連続（ステープル）ファイバーの両方が含まれる。「別個のポリマー」という用語は、少なくとも２つのポリマー成分のそれぞれが、多成分ファイバーの断面を超えて別個の実質的に一定して配置されたゾーンに配置され、ファイバーの長さに沿って実質的に連続して伸張していることを意味する。多成分ファイバーは、別個のポリマーのゾーンが形成されていないポリマー材料の均一なメルトブレンドから押出されたファイバーとは区別される。ここで用いることのできる少なくとも２つの別個のポリマー成分は、化学的に異なる、または化学的に同じだが、立体規則性、固有粘度、溶融粘度、ダイスウェル、密度、結晶度および融点または軟化点のような異なる物理特性を有するポリマーとすることができる。多成分ファイバー中の１つもしくはそれ以上のポリマー成分は異なるポリマーのブレンドとすることができる。本発明に有用な多成分ファイバーは、横方向に偏心された断面を有している。すなわち、ポリマー成分は、ファイバーの断面に偏心の関係で配列されていて、三次元のスパイラル捲縮を発現することができる。好ましくは、多成分ファイバーは、２つの別個のポリマーから作製されて、偏心シース−コアまたはポリマーの並列配置を有している。最も好ましくは、多成分ファイバーは並列二成分ファイバーである。二成分ファイバーが偏心シース−コア構造を有している場合には、熱処理して三次元スパイラル捲縮を発現させた後、不織布の熱点結合を促すために、シースには低融点ポリマーが好ましい。
【００１５】
本明細書で用いる「スパンボンド」フィラメントという用語は、熱可塑性ポリマー材料を、紡績口金の複数の、通常は円状の毛管から、連続ストランドとして押出し、押出されたフィラメントの直径を延伸により即時に減少させることにより形成されるフィラメントを意味する。楕円、多葉等といったその他のファイバー断面形状もまた用いることができる。スパンボンドフィラメントは、一般に、連続していて、平均直径が約５マイクロメートルを超える。スパンボンドウェブは、スパンフィラメントを、当業界で公知の方法を用いて、有孔スクリーンやベルトといった収集表面に不規則に配置することによって形成される。スパンボンドウェブは、通常、スパンボンド布表面に配置された複数の別個の熱結合点、ライン等でウェブを熱点結合する等、当業界に公知の方法により結合される。
【００１６】
「実質的に結合されていない不織ウェブ」という用語は、本明細書において、内部ファイバー結合がほとんど、または全くない不織ウェブを説明するのに用いられる。すなわち、ウェブ中のファイバーは、結合または交絡が実際にないため、ウェブから別個に除去することができる。本発明のプロセスにおいては、不織ウェブ中のファイバーが、捲縮発現が結合による制限で妨げられないよう、三次元スパイラル捲縮の活性化の前およびその最中に大幅に結合されていないことが重要である。場合によっては、ウェブの凝集性または取扱い性を改善するために、熱処理の前にウェブを低レベルで予備強化させておくのが望ましい。しかしながら、予備強化の程度は、本発明のプロセスの熱処理中、予備強化した不織ウェブのパーセント面積収縮が、捲縮発現前に予備強化されておらず、同一の条件下で熱処理される同一の不織ウェブの面積収縮の少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％であるよう十分に低くする。ウェブの予備強化は、非常に軽い機械的ニードリングを用いる、または加熱していない布を加熱していないニップ、好ましくは、２本のインターメッシュロールのニップに通すことにより行うことができる。不織ウェブは、多成分ファイバーの潜在スパイラル捲縮を活性化させるために熱処理を行いながら、実質的に結合されないままとしなければならない。多成分ファイバーの捲縮活性中、ウェブの温度は、ウェブ中のファイバー間の結合を生じるほど高くてはいけない。捲縮活性中の温度は、好ましくは、ウェブに添加される多成分ファイバーまたはバインダーファイバー、バインダー粉末等中の最低溶融成分の融点より少なくとも２０℃低く維持する。たいていのスパイラル捲縮可能なファイバーは４０℃〜１００℃で誘導または活性化されて、スパイラル捲縮構造を形成するが、ウェブ中のバインダー成分は少なくとも約１２０℃の融点を有しているのが好ましい。
【００１７】
本明細書で用いる「機械方向」（ＭＤ）という用語は、実質的に結合されていない不織ウェブが生成される方向を指す。「交差方向」（ＸＤ）という用語は、機械方向に略垂直な方向を指す。ＭＤの繊維配向性対ＸＤの繊維配向性の比率は、結合されたウェブについてＭＤの引張り強度をＸＤの引張り強度で除算することにより計算される。潜在スパイラル捲縮を備えたファイバーを含有するウェブについては、初期配向比は、潜在スパイラル捲縮を活性化せずに形成された結合されたウェブのＭＤ対ＸＤ引張り強度の比率を測定することにより計算される。ＭＤおよびＸＤ配向の釣り合いの改善は、本発明の方法に従って熱処理されたスパイラル捲縮可能なファイバーとスパイラル捲縮不可能なファイバーのブレンドを含んでなるウェブを結合することにより形成されたウェブのＭＤ対ＸＤ強度の比率を、実質的に同じ秤量で、実質的に同じ条件下で熱処理された同じスパイラル捲縮不可能なファイバー１００％からなる比較の結合されたウェブのＭＤ対ＸＤ強度の比率と比べることにより判断することができる。
【００１８】
本発明は、潜在スパイラル捲縮のないファイバーまたはフィラメントの非結合ウェブへ、潜在三次元スパイラル捲縮のある横方向に偏心された多成分ファイバーまたはフィラメント約５〜４０重量パーセントを組み込むことによって、不織ウェブ中の機械方向および交差方向の特性の釣り合いを改善する方法に関するものである。ブレンドされたファイバーのウェブを加熱して、「自由収縮」条件下でスパイラル捲縮を活性化して、内部ファイバー結合、ウェブとその他表面間の機械的摩擦、または多成分ファイバーにおける捲縮形成を妨げるその他の影響によって妨げられることなく、ファイバーを実質的に等しく捲縮させ、かつ、全捲縮可能性を均一に発現させることができる。
【００１９】
多成分ファイバーが、加熱工程においてスパイラル捲縮を発現すると、ファイバー軸の方向に向かって収縮して、多成分ファイバーにより係合されるスパイラル捲縮されなかったファイバーは、多成分ファイバーの収縮に対して垂直な方向に再配向される。この概略を図４ａおよび４ｂに示す。不織ウェブ４０は、図４ａにおいて初期低レベルのスパイラル捲縮を有するように示されている潜在スパイラル捲縮を有する多成分ファイバー４２と、スパイラル捲縮不可能なファイバー４４を含んでなる。ウェブ４０のファイバーは、主として、機械方向に配向されている。加熱による等してスパイラル捲縮可能なファイバー４２が活性化されると、図４ｂに示すようにスパイラル捲縮を発現する。スパイラル捲縮ファイバー４２’は、長さに沿って１つもしくはそれ以上の点４６でスパイラル捲縮不可能なファイバー４４と係合し、減速玉揚ローラがカードウェブのファイバーを圧縮および再配向するのと同じやり方で、全長に沿ってウェブを効率的に圧縮し、圧縮に垂直な方向にウェブファイバーを再配向させる。図４ａに示すように、カードウェブにおける等、ファイバーが、ウェブの機械方向に主に配向されているとき、スパイラル捲縮されていないファイバーを、多成分ファイバーの潜在スパイラル捲縮の活性化中に再配向し、配向の釣り合いをやや交差方向にシフトして、機械方向対交差方向の引張り強度の比率が１の値により接近するようにする。図４ｂに示されるように、捲縮活性後、スパイラル捲縮不可能なファイバー４４は、捲縮活性前よりもある程度ウェブの機械方向に配向される。約２５％を超えるレベルでスパイラル捲縮可能な多成分ファイバーを含有するウェブにおいては、不織布の伸張性もやや増大する。しかしながら、これは必要ではなく、本発明の方法における多成分ファイバーまたはフィラメントの主な機能は、ウェブのその他ファイバーまたはフィラメントを再配向することである。
【００２０】
収縮能力の異なる２つもしくはそれ以上の合成成分を含んでなる横方向に偏心された多成分ファイバーは当業界で公知である。実質的に張力のかかっていない状態でファイバーに収縮条件を与えることにより捲縮が活性化されるとき、かかるファイバーはスパイラル捲縮を形成する。捲縮の量は、ファイバー中のポリマー成分間の収縮の違いに直接関係している。多成分ファイバーが並列構造のスパンであるとき、捲縮活性後形成された捲縮ファイバーは、スパイラル状つるまき線内部の高収縮成分とつるまき線外部の低収縮成分とを有している。かかる捲縮は、ここではスパイラル捲縮と呼ぶ。かかる捲縮は、パッキン箱捲縮ファイバーのような機械的捲縮ファイバーの２次元捲縮とは区別される。
【００２１】
様々な熱可塑性ポリマーを、スパイラル捲縮可能な多成分ファイバーの成分として用いることができる。スパイラル捲縮可能な多成分ファイバーを形成するのに好適な熱可塑性樹脂の組み合わせとしては、結晶ポリプロピレン／高密度ポリエチレン、結晶ポリプロピレン／エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリエチレンテレフタレート／高密度ポリエチレン、ポリ（エチレンテレフタレート）／ポリ（トリメチレンテレフタレート）、ポリ（エチレンテレフタレート）／ポリ（ブチレンテレフタレート）およびナイロン６６／ナイロン６が例示される。
【００２２】
高レベルの三次元スパイラル捲縮および収縮力を得るために、多成分ファイバーのポリマー成分は、ここに参考文献として組み込まれるエバンス（Ｅｖａｎｓ）に教示されたものに従って選択されるのが好ましい。エバンス（Ｅｖａｎｓ）特許には、ポリマー成分が部分結晶ポリエステルである二成分ファイバーについて記載している。第１の結晶領域の化学繰り返し単位は完全伸張化学繰り返し単位のコンホメーションの長さの９０パーセントを超えない非伸張安定コンホメーションにあり、第２の結晶領域の化学繰り返し単位は第１のポリエステルよりも完全伸張化学繰り返し単位のコンホメーションの長さに非常に近いコンホメーションにある。エバンス（Ｅｖａｎｓ）のフィラメントを定義するのに用いる「部分結晶」という用語は、本発明の範囲から、収縮の可能性がなくなる完全結晶の状況の制限を排除するためのものである。「部分結晶」という用語により定義される結晶度の量は、ある結晶度（Ｘ線回折手段により最初に検出される）の存在のみの最小レベルと、完全結晶度に不足する量の最大レベルを有している。好適な完全伸張ポリエステルは、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（シクロヘキシル１，４−ジメチレンテレフタレート）、そのコポリマー、およびエチレンテレフタレートとエチレンスルホイソフタレートのナトリウム塩とのコポリマーが例示される。好適な非伸張ポリエステルは、ポリ（トリメチレンテレフタレート）、ポリ（テトラメチレンテレフタレート）、ポリ（トリメチレンジナフタレート）、ポリ（トリメチレンビベンゾエート）、上記とエチレンナトリウムスルホイソフタレートおよび選択されたポリエステルエーテルとのコポリマーが例示される。エチレンナトリウムスルホイソフタレートコポリマーを用いるときは、少量で、例えば、５モルパーセント未満の量で存在、好ましくは約２モルパーセントの量で存在しているのが好ましい。特に好ましい実施形態において、２つのポリエステルはポリ（エチレンテレフタレート）とポリ（トリメチレンテレフタレート）である。エバンス（Ｅｖａｎｓ）の二成分フィラメントは、高度のスパイラル捲縮を有しており、ばねとして作用して、引っ張り力を適用しこれを解くと常に反動動作をする。本発明に用いるのに好適なその他の部分結晶ポリマーとしては、伸張コンホメーションにおいて結晶化するシンジオタクチックポリプロピレンおよび非伸張スパイラルコンホメーションにおいて結晶化するイソタクチックポリプロピレンが挙げられる。
【００２３】
好ましい実施形態において、不織ウェブを形成する多成分ファイバー表面の少なくとも一部は加熱結合可能なポリマーから形成される。加熱結合可能とは、不織ウェブを形成する多成分ファイバーに、十分な程度の熱および／または超音波エネルギーを与えると、加熱結合可能なポリマーの溶融または部分軟化のために熱を加えた結合点でファイバーが互いに接合することを意味している。熱結合可能な成分が他のポリマー成分の融点より少なくとも約２０℃低い融点を有するようにポリマー成分は選択されるのが好ましい。かかる熱結合可能なファイバーを形成するのに好適なポリマーは、永久可溶性であり、一般に、熱可塑性と称されるものである。好適な熱可塑性ポリマーとしては、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミドが例示されるがこれらに限られるものではなく、ホモポリマーまたはコポリマーおよびこれらのブレンドとすることができる。多成分ファイバーが偏心シース−コアファイバーであるときは、サーマル結合方法を用いて結合不織布を形成するとき、低融点または軟化ポリマーは、好ましくは、ファイバーのシースを形成する。
【００２４】
本発明の再配向ウェブは、樹脂結合、連続サーマル結合、不連続サーマル結合または化学結合をはじめとする方法により結合してよい。水力ニードリング（例えば、スパンレーシング）または機械的ニードリング（ニードル−パンチング）により結合することもでき、機械特性の最終釣り合いに同様の改善が得られる。実際、本発明のプロセスに従って再配向されていない主に機械方向配向のウェブに比べて、繊維配向性の釣り合いのとれた交絡ウェブは、はるかに良好なほつれ抵抗性および釣り合いのとれた強度を有する傾向がある。本発明に有用な実質的に結合されていない繊維状ウェブは、当業界に公知の方法を用いてスパイラル捲縮を形成しないファイバーと潜在スパイラル捲縮を有する多成分ファイバーのブレンドから作製することができる。ステープルまたは連続フィラメントのあらゆる組み合わせを用いることができる。
【００２５】
潜在三次元スパイラル捲縮を有する多成分ファイバーと、スパイラル捲縮を発現しないファイバーのブレンドを含有する実質的に結合されていないステープルファイバーは、公知の方法、例えば、カーディングやエアレイイングを用いて作製してもよい。潜在スパイラル捲縮を有さない、従って、スパイラル捲縮可能な多成分ファイバーとのブレンドに用いるのに好適なステープルファイバーとしては、綿、羊毛および絹のような天然ファイバーおよびポリアミド、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンおよびポリウレタンをはじめとする合成ファイバーが挙げられる。スパイラル捲縮不可能なステープルファイバーは、潜在スパイラル捲縮を有する多成分ファイバーと同じ長さとすることができる。潜在スパイラル捲縮を有するファイバーは、スパイラル捲縮不可能なファイバーより長いのが好ましい。スパイラル捲縮不可能なファイバーを収縮して引っ張ると同時に多数のウェブファイバーが係合されるため、スパイラル捲縮可能な多成分ファイバーが長いと、短いファイバーよりも効率的である。好ましい実施形態において、スパイラル捲縮可能な多成分ファイバーの長さは２〜３インチ（５〜７．６ｃｍ）、スパイラル捲縮不可能なステープルファイバーの長さは０．５〜１．５インチ（１．３〜３．８ｃｍ）である。
【００２６】
潜在スパイラル捲縮を有する多成分ファイバーが、十分な数のスパイラル捲縮不可能なファイバーと接触して、捲縮活性工程中にそれらを再配向して、所望の程度の再配向と特性の釣り合いの改善を得られるよう、異なるステープルファイバーは、ウェブにおいて実質的に均一に内部混合されなければならない。ステープルファイバーのブレンドは、ウェブ形成前に作製でき、ファイバーは、ウェブ形成工程そのものにおいてブレンドすることができる。ステープルウェブは、三次元スパイラル捲縮を発現することのできる多成分ファイバーを好ましくは約５〜４０重量パーセント、より好ましくは約１０〜２５重量パーセント、最も好ましくは約１０〜１５重量パーセント含有している。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態において、ステープルウェブは、カーディングまたは反毛機を用いて作製されたカードウェブである。多成分ステープルファイバーを形成するのに用いるポリマー成分は、カーディングプロセスにおいて実質的に成分の分離がないよう別個のポリマー成分間に十分な内部結合がなされるように選択されるのが好ましい。カードウェブのステープルファイバーは、機械方向に主に配向され、本発明のプロセスに従って再配向された一般的なカードウェブにおけるＭＤ対ＸＤ配向の比率は通常、約４：１〜１０：１にある。カードウェブを形成するのに用いる多成分ステープルファイバーは、デニール／フィラメントが約０．５〜６．０、ファイバー長さ約０．５インチ（１．２７ｃｍ）〜４インチ（１０．１ｃｍ）、捲縮指数（ＣＩ）＝８〜１５％および捲縮発現（ＣＤ）＝４０〜６０％の捲縮特性を有しているのが好ましい。ＣＩについては上述の範囲が望ましい。カーディングについては、ステープルファイバーは４５％以下のＣＩを有しているのが好ましい。ＣＩとＣＤの関係については後述してある。これらの捲縮特性は、以下の実施例の前の試験方法に定義してある。多成分ファイバーの初期捲縮は、ファイバー製造プロセス中にファイバーの潜在スパイラル捲縮を部分的に発現することにより形成されるのが好ましい。これは、ファイバースピニングおよび延伸プロセス中に張力および温度を調整することによりファイバーを弛緩させることによりなされる。あるいは、多成分ファイバーは、処理性を増大するためのカーディングの前に機械的に捲縮させることができる。
【００２８】
単一カードまたは反毛より得られたウェブを複数のかかるウェブに重ねて、目的の最終用途について十分な厚さおよび均一性を有するウェブを構築してもよい。複数の層を重ねて、ある角度で配置された繊維配向性の方向で交互の層のカードウェブを配置して、クロスラップウェブを形成してもよい。例えば、層は、仲介層に対して９０度で配置してもよい。多数の層を含んでなるクロスラップヘビーウェブにおいて、配向は、単一層についてのＭＤ配向ウェブから、ファイバーが交差方向に全体に高配向されるクロスラップウェブまでシフトできる。この場合、本発明のプロセスによって、交差方向から機械方向にファイバーの再配向がなされる。
【００２９】
従来のエアレイイング方法により作製されたステープルウェブもまた用いることができる。エアレイイングプロセスにおいて、ステープルファイバーのブレンドは、気流に放出され、空気の流れにより、ファイバーがまとまる有孔表面に導かれる。エアレイドウェブ中のファイバーは、カードウェブ中よりも明らかに不規則であるが、機械方向の繊維配向性がやや多い。本発明のプロセスにより再配向されていないエアレイドウェブは、ＭＤ対ＸＤ配向の比率が約１．５：１〜２．５：１である。ステープルウェブは、非常に軽い機械的ニードリングや、布を２本の平滑なロールまたは２本のインターメッシュロールにより形成されたニップに通過させる等によって軽く予備強化すると、ウェブの凝集性および取り扱い易さを改善することができる。しかしながら、予備強化の程度は、不織ウェブが実質的に結合されないままとなるよう十分低いものでなければならない。
【００３０】
多成分ファイバーの潜在スパイラル捲縮の活性化は、ファイバーの再配向を生じるスパイラル捲縮を発現させるのに十分な温度まで自由収縮条件下でウェブを熱処理することによってなされる。熱は、放射熱、大気圧蒸気またはホットエアの形態で与えることができる。熱処理工程はインラインで実施することができる。あるいは、ステープルウェブは巻き上げて、ウェブの後処理で熱処理することができる。本発明のプロセスに従って処理されたクロスラップされていないカードステープルウェブは、ＭＤ対ＸＤ配向比が約１０：１〜４：１である出発ウェブに対し、ＭＤ対ＸＤ配向比が約２：１である。本発明のプロセスに従って処理されたエアレイドウェブは、ＭＤ対ＸＤ配向比が約１．５：１〜２．５：１である出発エアレイドウェブに対し、ＭＤ対ＸＤ配向比が約１：１に近い。
【００３１】
スパイラル捲縮不可能なフィラメントとコスパンされたスパイラル捲縮可能なフィラメントを含有する連続フィラメントウェブもまた本発明において用いることができる。連続フィラメントウェブは、当業界に公知のスパンボンドプロセスを用いて作製することができる。連続フィラメントウェブはまた予備形成フィラメントのレイダウンにより作製することもできる。例えば、デイビス（Ｄａｖｉｅｓ）には、連続モノフィラメントが、数多くのボビンを抜けて、ワイヤメッシュコンベヤーの溝付き表面を有する２本の供給ロール間を前進するプロセスが記載されている。フィラメントのコンベヤーベルトへの付着レートは、フィラメントがベルトにレイダウンされるにつれてウェブを形成するようベルトの表面速度より早い。デイビス（Ｄａｖｉｅｓ）のプロセスを修正して、ボビンのいくつからか潜在スパイラル捲縮を有する多成分フィラメントを、そしてボビンの残りからスパイラル捲縮不可能なフィラメントを引いて、潜在スパイラル捲縮を有する多成分フィラメントが約５〜４０重量パーセントのウェブを含むようにすることができる。スパンボンドプロセスにおいて、スピンパックのいくつかを単一成分フィラメントまたはその他スパイラル捲縮不可能な多成分フィラメントを形成するよう設計することができ、一方、残りのスピンパックはスパイラル捲縮可能な多成分フィラメントを形成するよう設計することができる。多成分フィラメントは、一般に、溶融ストリームとして２つもしくはそれ以上のポリマー成分を別個の押出し機から、１つもしくはそれ以上の列の多成分押し出しオリフィスを含んでなる紡糸口金を含むスピンパックへ供給することにより作製される。紡糸口金オリフィスおよびスピンパックのデザインを選択すると、所望の断面およびデニール／フィラメントを有するフィラメントを提供することができる。連続フィラメントウェブは、好ましくは約５〜２５重量パーセント、より好ましくは約１０〜２０重量パーセントの三次元スパイラル捲縮を発現することのできる多成分フィラメントを含む。スパンボンド多成分連続フィラメントの捲縮指数（ＣＩ）により特定される初期ヘリカル捲縮レベルは約６０％以下であるのが好ましい。スパイラル捲縮ファイバー（ステープルであっても連続であっても）は、捲縮発現（ＣＤ）値により特定され、量（％ＣＤ−％ＣＩ）が１５％を超える、またはこれに等しく、より好ましくは、２５％を超えるまたはこれに等しい。フィラメントは約０．５〜１０．０のデニール／フィラメント（ｄｐｆ）を有しているのが好ましい。ウェブ中の多成分フィラメントが二成分フィラメントであるときは、各フィラメント中の２つのポリマー成分の比率が体積基準（例えば、定量ポンプ速度として測定）で約１０：９０〜９０：１０、より好ましくは約３０：７０〜７０：３０、最も好ましくは約４０：６０〜６０：４０である。
【００３２】
従来のスパンボンドプロセスにおいて、フィラメントはフィラメントの下方移動カーテンとして紡糸口金を出て、フィラメントが冷却される冷却ゾーンを通過し、例えば、ブロワにより供給される交流冷却空気によってフィラメントのカーテンの片側または両側が冷却される。紡糸口金の交互の列の押し出しオリフィスは、一列のフィラメントが近接する列のフィラメントを冷却空気からブロックしてしまう冷却ゾーンにおける「シャドーイング」を避けるために、互いに互い違いにすることができる。冷却ゾーンの長さは、冷却ゾーンを出る際にフィラメントが互いに固着しないような温度までフィラメントが冷却されるようなものを選ぶ。冷却ゾーンの出口でフィラメントを完全に固化する必要はない。冷却されたフィラメントは、紡糸口金の下に配置されたファイバー延伸装置またはアスピレータを通過する。かかるファイバー延伸装置またはアスピレータは当業界に周知であり、細長い垂直通路が含まれており、通路の側部から入って、通路を下方へ流れる空気を吸引することによってフィラメントが延伸される。吸引空気は延伸張力を与え、これが、フィラメントを紡糸口金面近くで延伸させ、また冷却されたフィラメントを搬送し、ファイバー延伸装置の下に配置された有孔形成表面に付着させる役割も果たす。
【００３３】
この代わりに、冷却ゾーンと吸引ジェットの間に介挿された駆動延伸ロールを用いてファイバーを機械的に延伸してもよい。この場合、フィラメントを紡糸口金面近くで延伸させる延伸張力が延伸ロールにより与えられ、駆動ロール間でさらにフィラメントを延伸し、吸引ジェットは前進ジェットとして作用して、下のウェブ形成表面にフィラメントを付着させる。形成表面下を真空にして、吸引空気を除去し、フィラメントを形成表面に対して延伸してもよい。プロセス条件を選択して、延伸張力を緩和した後に、ファイバーが晒される温度を下げる等によって、スピニングプロセス中にスパイラル捲縮可能なフィラメントが大量のスパイラル捲縮を発現しないようにする。スパンボンドウェブ中のフィラメントは、不規則パターンでレイダウンされる。しかしながら、機械方向の配向は交差方向よりもやや高く、捲縮発現の活性化前のＭＤ対ＸＤ配向比は約１．５：１である。本発明のプロセスに従ってフィラメントを再配向するべく処理された潜在スパイラル捲縮を有するフィラメントとスパイラル捲縮不可能なフィラメントを含んでなるスパンボンドウェブのＭＤ対ＸＤ配向比は１：１に近い。
【００３４】
従来のスパンボンドプロセスにおいて、スパンボンドウェブは、ウェブか形成された後、例えば、加熱されたカレンダのニップを結合されていないウェブを通過させることによって、ウェブをロールに巻き付ける前にインラインで結合される。しかしながら、本発明において、スパンボンドウェブは実質的に結合されない状態として、多成分ファイバーの三次元スパイラル捲縮を活性化するための熱処理中に実質的に結合されないままとする。結合されていないスパンボンドウェブは、後の処理で取り扱える十分な凝集力を有しているため、予備強化は通常必要ない。所望であれば、熱処理前に冷カレンダ加工による等してウェブを予備強化することができる。ステープルウェブに関しては、予備強化は、連続フィラメントウェブが実質的に結合されないままとなるよう十分低いレベルでなければならない。多成分ファイバーの潜在スパイラル捲縮を活性化するための熱処理は、インラインで実施することができる。または、実質的に結合されていないウェブは巻き上げて後の処理で熱処理することができる。
【００３５】
スパイラル捲縮不可能なステープルウェブは、本発明のプロセスを用いて再配向することができ、カード玉揚から出るカードウェブ下にある、または収集ベルトに付着したカードウェブ層間にある、張力のかかった、または部分的に弛緩された長手方向配向配列の、スパイラル捲縮可能な多成分フィラメントを収集ベルトへ配置する。図１、２または３に示すような本発明のプロセスの１つに従って複合体を自由収縮させるとき、多成分フィラメントは、スパイラル捲縮不可能なステープルフィラメントを係合するスパイラル捲縮を発現し、長手方向にウェブを圧縮して、ステープルファイバーを断面に向かって再配向させる。これは、スパイラル捲縮不可能なウェブの秤量が約４ｏｚ／ｙｄ２（１３６ｇ／ｍ２）以下の場合に生じる。これより重い秤量（すなわち、４ｏｚ／ｙｄ２を超える）のウェブを再配向するには、組み合わされたスパイラル捲縮可能なフィラメント配列とスパイラル捲縮不可能なウェブを、自由収縮の前に、中程度の圧縮力、僅かな機械的ニードリング等により予備強化するとよい。配列中の多成分フィラメントはまた、ステープルウェブと組み合わせる前に部分発現されたスパイラル捲縮を有していると良い。
【００３６】
多成分ファイバーの潜在スパイラル捲縮は、実質的に結合されていないウェブを「自由収縮」条件下で加熱することにより活性化される。捲縮活性化工程中、ウェブの寸法は収縮して、ファイバーの最大の初期全体配向の方向に最大の収縮が生じる。ウェブ収縮の程度は、初期繊維配向性および不織ウェブ中の潜在スパイラル捲縮を有する多成分ファイバーの重量パーセントに応じて異なる。好ましくは、最大の初期配向方向の長さにおいてウェブは好ましくは少なくとも約１０％、より好ましくは少なくとも約１５％、最も好ましくは約１５％〜４０％収縮する。本明細書で用いる「最大の初期配向方向」という用語は、機械方向または交差方向のいずれかを指し、結合したが熱処理されていない出発ウェブについて機械方向と交差方向の両方における引張り強度を測定することにより求められる。最大初期配向の方向は、最大引っ張り強度を測定するためのもの（ＭＤまたはＸＤ）である。クロスラップされていないカードウェブ、エアレイドウェブおよびスパンボンドウェブについての最大配向の方向は、通常、機械方向である。クロスラップステープルウェブについての最大初期配向の方向は、通常、交差方向である。一般的に、布において、最低初期配向の方向は、最大初期配向の方向に実質的に垂直であるものと考えられる。
【００３７】
「自由収縮」条件とは、ウェブと表面の間に実質的に接触がないことを意味し、スパイラル捲縮の発現、ファイバーの対応の再配向およびウェブの収縮が制限される。すなわち、多成分ファイバーの捲縮やスパイラル捲縮不可能なファイバーの再配向を妨害したり妨げるウェブに作用する機械的な力が実質的にない。本発明のプロセスにおいて、捲縮活性化工程中、布は表面と接触しないのが好ましい。あるいは、熱処理工程中に不織ウェブと接触する表面は、その表面と接触している連続的に収縮している不織ウェブと実質的に同じ表面速度で動いて、不織ウェブの収縮を妨害するような摩擦力を最小にする。「自由収縮」ではまた、液体媒体中で加熱することにより不織布を収縮させるプロセスが排除される。液体は布地に含浸して、ファイバーの動作および収縮を妨害するからである。本発明のプロセスの捲縮活性化工程は、大気圧蒸気またはその他加熱ガス状媒体中で実施することができる。
【００３８】
図１に、本発明のプロセスの第１の実施形態において捲縮活性工程を実施するのに好適な装置の概略側面図を示す。潜在スパイラル捲縮を有する多成分ファイバーと潜在スパイラル捲縮を有していないファイバーのブレンドを含んでなる実質的に結合されていない不織ウェブ１０が、第１の表面速度で動く第１のベルト１１上で、移送ゾーンＡへ搬送される。移送ゾーンＡにおいて、ウェブは第２の表面速度で動く第２のベルト１２の表面と接触するまで自由落下する。第２のベルトの表面速度は第１のベルトの表面速度より遅い。実質的に結合されていないウェブがベルト１１の表面を離れると、移送ゾーンを通して自由落下してヒータ１３からの熱に晒される。ヒータ１３は、ホットエア、赤外熱源または当業界に公知のマイクロ波加熱または大気圧蒸気のようなその他熱源を与えるブロワとすることができる。実質的に結合されていないウェブは、多成分ファイバーの潜在スパイラル捲縮を活性化させ、ウェブを収縮させるが、妨害する外部力のない十分高い温度まで移送ゾーンＡにおいて加熱される。移送ゾーンにおけるウェブの温度およびベルト１２に接触する前の移送ゾーンにおけるウェブの自由落下距離を選択して、熱処理ウェブがベルト１２に接触する時に所望の捲縮発現が実質的に完了するようにする。移送ゾーンの温度を選択して、熱処理中、ウェブが実質的に結合されないままとする。ウェブがベルト１１を離れると、ベルトの表面速度と実質的に同じ速度で移動する。移送ゾーンで加えられた熱による多成分ファイバーの潜在スパイラル捲縮の活性化によるウェブ収縮の結果、ウェブの表面速度は移送ゾーンＡを移動するにつれて減少する。ベルト１２表面速度を選択して、移送ゾーンＡを離れてベルト１２と接触するとき、ウェブの表面速度にできる限り近づくようにする。熱処理したウェブ１６は、１本が所望の点結合パターンによりパターン化された２本のロール（図示せず）を含んでなる加熱したカレンダに通過させることによって熱点結合される。結合ロールは、ウェブの延伸を避けるために、ベルト１２の速度よりもやや遅い表面速度で駆動させるのが好ましい。当業界に公知のその他の種類の結合装置を結合ロールの代わりに用いることができる。あるいは、熱処理した実質的に結合されていない不織ウェブを結合せずに巻き取って、ウェブの後の処理中に結合することができる。
【００３９】
図２に、本発明の第２の実施形態の捲縮活性化工程に用いられる装置を示す。潜在スパイラル捲縮を有する多成分ファイバーと潜在スパイラル捲縮を有していないファイバーのブレンドを含んでなる実質的に結合されていない不織ウェブ２０が、第１の表面速度を有する第１のベルト２１上で、移送ゾーンＡへ搬送され、そこで、ガス上に浮いて、第２の表面速度を有する第２のベルト２２に搬送される。第２の表面速度は第１の表面速度より遅い。空気や蒸気のようなガスは、供給箱２５の上部表面の開口部を通って、移送ゾーンを搬送されるウェブを浮かす。ウェブを浮かすために与えられた空気は室温（約２５℃）または、捲縮の発現およびウェブの収縮のために予熱してもよい。空気または蒸気は、ウェブを妨害しないよう、空気または蒸気供給箱の上部表面にある密集して配置された小開口部から出るのが好ましい。ウェブはまた、ウェブ下に配置されたローラに取り付けられた小さな羽根により生成されるエアフローに浮かせることもできる。浮いたウェブは、放射ヒータ２３（またはその他好適な熱源）により移送ゾーンＡで多成分ファイバーの潜在スパイラル捲縮を活性化させるのに十分な温度まで加熱されて、実質的に結合されないままとしながらウェブを収縮させる。移送ゾーンにおけるウェブの温度および移送ゾーンにおけるウェブの移動距離を選択して、所望の捲縮の発現およびウェブの収縮が第２のベルト２２に接触する前に実質的に完了するようにする。第２のベルトの表面速度を選択して、移送ゾーンＡを離れる熱処理されたウェブ２６の表面速度にできる限り近づくようにする。この設定を用いて、ウェブをＸＤまたはＸＤとＭＤに同時に収縮させることができる。
【００４０】
図３に、本発明の第３の実施形態の熱収縮工程に用いられる装置を示す。潜在スパイラル捲縮を有する多成分ファイバーと潜在スパイラル捲縮を有していないファイバーのブレンドを含んでなる実質的に結合されていない不織ウェブ３０が、第１の表面速度を有する第１のベルト３１上で、一連の駆動ロール３４Ａ〜３４Ｆを含んでなる移送ゾーンＡへ搬送される。ウェブを移送ゾーンＡから、ベルト３１の第１の表面速度より遅い第２の表面速度で移動するベルト３２へ搬送する。６本のロールが図示されているが、少なくとも２本のロールが必要である。しかしながら、ロールの数は、操作条件および多成分ファイバーに用いる特定のポリマーに応じて異なる。実質的に結合されていない不織ウェブは、ヒータ３３により移送ゾーンＡで多成分ファイバーの潜在スパイラル捲縮を活性化させるのに十分な温度まで加熱されて、実質的に結合されないままとしながらウェブを収縮させる。移送ゾーンにおけるウェブの温度および移送ゾーンにおけるウェブの移動距離を選択して、所望のウェブの収縮および捲縮の発現が第２のベルト３２に接触する前に実質的に完了するようにする。ウェブが収縮するにつれて、移送ソーンを搬送されるウェブの表面速度は減少する。ロール３４Ａ〜３４Ｆは、ベルト３１およびベルト３２から動く方向に漸減する外周線速度で駆動される。個々のロールの表面速度は、各ロールの外周線速度がロールと接触するウェブの表面速度の２〜３％以内となるように選択する。ウェブが収縮するレートは知られておらず、ウェブの構造、用いるポリマー、プロセス条件等に応じて異なるため、個々のロール３４Ａ〜３４Ｆの速度は、ウェブ収縮を最大にし、かつウェブ中の不均一性を最小にするためにプロセス中各ロールの速度を調整することによって決まる。第２のベルト３２の表面速度を選択して、移送ゾーンＡを離れる熱処理されたウェブ３６の表面速度にできる限り近づくようにする。
【００４１】
図３に示したプロセスは、機械方向または交差方向のいずれかに最大の初期配向方向を有する不織ウェブに有用である。
【００４２】
捲縮活性化工程の加熱時間は、好ましくは約１５秒未満、より好ましくは２秒未満である。長時間の加熱には高価な装置が必要になる。ウェブは、多成分ファイバーがそれらの全潜在スパイラル捲縮の少なくとも９０％を発現するのに十分な時間加熱されるのが好ましい。スパイラル捲縮を活性化させる温度は、示差走査熱量計により求められるポリマーの溶解遷移温度の立ち上がりより２０℃以下低いのが好ましい。これは、望ましくない装置の内部ファイバー結合を避けるためである。捲縮が活性化された後、ウェブは少なくとも約１０〜７５％パーセント、好ましくは少なくとも２５パーセント、より好ましくは少なくとも４０％面積が収縮する。
【００４３】
ウェブは、マイクロ波放射線、ホットエア、蒸気および放射ヒータをはじめとする数多くの熱源のいずれかを用いて加熱することができる。スパイラル捲縮を活性化するのに十分だが、最低融点のポリマー成分の軟化温度より低い温度までウェブを加熱して、捲縮発現中、ウェブが実質的に結合されないままとする。
【００４４】
結合されていない不織ウェブを加熱処理して、三次元スパイラル捲縮を活性化し、スパイラル捲縮不可能なファイバーを再配向した後、当業界に公知の方法を用いてウェブを結合してもよい。結合は加熱工程にインラインで実施してもよいし、実質的に結合されていない熱処理された不織布を、ロールに巻き付ける等して集めて、後の処理で結合することもできる。
【００４５】
結合方法は、ウェブの性質および所望の最終用途および布地の特性に基づいて選択する。例えば、熱処理されたウェブは、ホットロールカレンダ加工、熱点結合、スルーエア結合、機械的ニードリング、水圧ニードリング、化学結合、パウダー結合、液体スプレー接着剤結合、好適な可撓性の液体バインダーによる含浸、または高圧で飽和蒸気チャンバーを通過させることによって結合することができる。熱点結合において、布地を超音波ボンダに通過させる等によりスパンボンド布に配置された複数の熱結合点で、またはロールの１本が所望の点結合パターンに対応する隆起の浮出したパターンを含む、加熱された結合ロール間で布は結合される。結合は連続または不連続パターン、均一または不規則点またはこれらの組み合わせであってもよい。点結合は、約２５〜４００結合／ｉｎ２（３．９〜６２結合／ｃｍ２）で、約５〜４０／インチ（２〜１６／センチメートル）離れている。結合点は、円形、正方形、矩形、三角またはその他幾何形状とすることができ、パーセント結合面積は不織布表面の約５〜５０％と変わる。液体バインダー、例えば、ラテックスは、あるパターンでの印刷または不織ウェブへのスプレー等により適用することができる。液体バインダーは、ウェブの全厚を通して延在する結合を形成するように不織布に適用されるのが好ましい。この代わりに、バインダーファイバーまたはバインダー粒子をウェブに分散させて、平滑な加熱されたカレンダローラを用いてウェブを結合することができる。バインダー粒子またはファイバーは少なくとも一方向において少なくとも０．２ｍｍ〜約２ｍｍの寸法を有していて、約２０〜４００結合／ｉｎ２（３〜６２結合／ｃｍ２）となるようなレベルでウェブに添加するのが好ましい。低融点バインダー粒子は、製品重量の約５〜２５％の量である。バインダーファイバーまたは粒子を用いるとき、低融点バインダーを活性化および結合するのに必要な温度は、捲縮活性化工程中、ウェブが実質的に結合されないままとなるよう、スパイラル捲縮可能なファイバーの捲縮を活性化するのに用いる温度より高いことが重要である。
【００４６】
試験方法
上述の説明および後述の実施例において、以下の試験方法を用いて、様々な記録された特徴および特性を求めた。
【００４７】
引張り強さ測定
引張り強度は、インストロン引張り試験機を用いて測定した。各試料について、一連の２．５インチ（６．４ｃｍ）×６インチ（１５．２ｃｍ）の矩形片を切断し、あるグループはＭＤが６インチ（１５．２ｃｍ）の長さとし、またあるグループはＸＤが６インチ（１５．２ｃｍ）の長さとした。各試料のグラムでの重量を求め、４インチ（１０．２ｃｍ）のゲージ長でインストロンに装着した。試料が破壊するまで、クロスヘッド速度２．００ｉｎ／分（５．０８ｃｍ／分）で荷重をかけた。破壊時の力のグラムおよび最大張力を各試料について記録した。７０°Ｆ（２１℃）周囲温度および５２％相対湿度の調整条件下で全分析を実施した。
【００４８】
ＭＤ／ＸＤ比は、ＭＤにおける破壊時力を、破壊時ＸＤ力で除算することにより計算される。
【００４９】
比較（対照）例に対する本発明の実施例のＭＤ／ＸＤ比の改善は以下により定義される。％減少＝１００＊［比率（対照）−比率（本発明）］／比率（対照）］
【００５０】
捲縮レベル測定
実施例で用いた多成分ファイバーの捲縮特性をエバンス（Ｅｖａｎｓ）に開示された方法に従って求めた。本方法は、４回の長さ測定をフィラメント形態にある多成分ファイバーの巻き付け束（この束はかせと呼ぶ）に行うものである。これらの４回の長さ測定を用いて、多成分ファイバーの捲縮挙動を完全に説明する４つのパラメータを計算する。
【００５１】
分析手順は以下の工程からなる。
１．）多成分ファバーのパッケージから１５００デニールのかせを作製する。かせは円形束であるため、ループで分析するときは合計のデニールは３０００となる。
２．）かせの一端を吊り下げて３００ｇｍの重りを他端にかける。かせを軽く４回上下させて、かせの初期長さ（Ｌｏ）を測定する。
３．）３００ｇｍの重りを４．５ｇｍの重りに代え、かせを沸騰水に１５分間漬ける。
４．）４．５ｇｍの重りを外し、かせを空気乾燥させる。かせを再び吊るし、４．５ｇｍの重りに代える。４回行った後、かせの長さを量Ｌｃとして再び測定する。
５．）４．５ｇｍの重りを３００ｇｍの重りに代えて４回行う。かせの長さを量Ｌｅとして測定する。
【００５２】
量Ｌｏ、ＬｃおよびＬｅから、以下の量が計算される。
ＣＤ＝捲縮発現＝１００＊（Ｌｅ−Ｌｃ）／Ｌｅ
ＳＳ＝かせ収縮＝１００＊（Ｌｏ−Ｌｅ）／Ｌｏ
ＣＩ＝捲縮指数は、上記の手順で工程３を省き、ＣＤと同様に計算する。
【００５３】
ウェブ収縮
この特性は、機械方向または交差方向のそれぞれにおいて試料の長さを測定し、長さ１０−インチ（２５．４−ｃｍ）の断面のウェブにより機械方向または交差方向で測定される。弛緩状態（すなわち、図１に示すように、自由収縮が生じるような）で試料を８０℃まで２０秒間加熱する。加熱後、ウェブを室温まで冷却させて、試料の長さを測定する。％収縮を１００＊（１０インチ−測定長さ）／１０インチとして計算する。
【００５４】
秤量
試料を６．７５インチ×６．７５インチの寸法に切断し秤量する。得られたグラムでの質量が、ｏｚ／ｙｄ２での秤量に等しい。この数に３３．９１かけるとｇ／ｍ２に換算される。
【００５５】
固有粘度
ＡＳＴＭ  Ｄ５２２５−９２に基づいた自動化方法に従って、０．４グラム／ｄＬの濃度および１９℃で、５０／５０重量％のトリフルオロ酢酸／塩化メチレン中に溶解したポリエステルについて、ビスコテック（Ｖｉｓｃｏｔｅｋ）強制フロー粘度計Ｙ９００（テキサス州ヒューストンのビスコテック社（Ｖｉｓｃｏｔｅｋ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ））により測定した粘度を用いて固有粘度（ＩＶ）を求めた。
【実施例】
【００５６】
実施例1〜２
スピンブロック温度２５５℃〜２６５℃で、３４丸孔の紡糸口金から、固有粘度が０．５２ｄｌ／ｇのポリエチレンテレフタレート（２ＧＴ）と、固有粘度が１．００ｄｌ／ｇのポリトリメチレンテレフタレート（３ＧＴ）の従来のメルトスピニングにより並列二成分フィラメントヤーンを作製した。溶融スピニング中ポリマーを調整することにより、ファイバー中のポリマー体積比を６０／４０  ２ＧＴ／３ＧＴに制御した。フィラメントを４５０〜５５０ｍ／分で紡糸口金から引いて、従来のクロスフローエアーを介して冷却した。冷却したフィラメント束をスパン長さについて４．４倍に延伸して、２．２デニール／フィラメント（ｄｐｆ）の連続フィラメントのヤーンを形成し、これを１７０℃でアニールして２１００〜２４００ｍ／分で巻き上げた。ステープルファイバーに変換するために、ヤーンをトウに集め、従来のステープルトウカッターに供給して、切断長さが２．７５インチ（６．９８５ｃｍ）のステープルファイバーを得た。このファイバーの捲縮特性はＣＩ＝１３．９２％、ＣＤ＝４５．２５％であった。
【００５７】
カードウェブを、８０ｗｔ％のポリ（エチレンテレフタレート）ステープルファイバーと上述の２０ｗｔ％の２ＧＴ／３ＧＴ二成分ファイバーのブレンドから作製した。用いたポリ（エチレンテレフタレート）ファイバーは市販のダクロン（Ｄａｃｒｏｎ）製品Ｔ−５４Ｗであった。このファイバーは１．５インチ（３．８１ｃｍ）に切断された１．５デニール／フィラメント（ｄｐｆ）ＰＥＴステープルファイバーであり、標準パッキン箱捲縮方法により機械的捲縮を与える。ブレンドしたファイバーを標準ステープルテキスタイルカードラインでカーディングした。本発明の試料については、カードウェブを１つのコンベヤーベルトから、１５インチ（３８．１ｃｍ）の高さで分離されたもう１つの方へ通過させた。ウェブが１つのベルトからもう１つのベルトへと自由落下している間、ウェブを６０℃まで加熱するのに十分な放射熱をウェブに与えて、多成分ファイバーのスパイラル捲縮を均一に発現した。測定した交差方向ウェブ収縮は、実施例１の多成分ファイバーを含有するウェブについては３２％であり、実施例２の多成分ファイバー含有ウェブについては２８％であった。ウェブを、上部がパターン化されたロール上で２１４℃まで、下部が平滑なロール上で２０５℃まで加熱されたパターン化カレンダボンダーを用いて熱点結合した。これらの条件を選択して、過剰の表面溶解により布にざらつき感を生成することなく、良好に定義された結合点の形成により判断した際に良好に結合された材料とした。２６％が結合領域のダイヤモンドパターンを用いて布を結合した。ステープルカード速度およびウェブのカレンダへの供給速度を１５メートル／分で一定に保った。
【００５８】
下記の表１にウェブの秤量およびＭＤ／ＸＤ比がまとめてある。表１の結果によれば、スパイラル捲縮可能なファイバーとスパイラル捲縮不可能なファイバーのブレンドを含んでなる実施例１および２のカードボンドウェブは、比較例Ａ、ＢおよびＣよりもより不規則に配向されており、良好な釣り合いのＭＤおよびＸＤ特性を有していることが示されている。比較例Ａは、予熱処理工程を省いたことのＭＤ／ＸＤ特性の釣り合いに与える影響を示しており、比較例Ｂは従来技術により得られる代表的なＭＤ／ＸＤ比を示している。得られた改善は、秤量を変えて求められ、秤量の小さな布だと大きな改善がなされた。
【００５９】
【表１】
2005520059.tif 000003
【００６０】
表１に示すように、実施例１では、比較例Ｂに比べてＭＤ／ＸＤ比において７４．７％の減少が示されている。実施例２によれば、比較例Ｃに比べてＭＤ／ＸＤ比において６２．２％の減少が示されている。実施例１の熱処理されたウェブについての繊維配向性の釣り合いは、出発（熱処理なし）ウェブに比べて３３％改善されている。
【００６１】
実施例３
本実施例は、多成分ファイバーが、マイクロファイバーＰＥＴ材料から作製された結合材料に改善されたＭＤ／ＸＤ方向性を与える能力を示すものである。本実施例において、多成分ファイバーが４．４ｄｐｆで、１．５インチ（３．８ｃｍ）に切断されて、捲縮特性ＣＩ＝１１．６８％、ＣＤ＝４３．９６％であった以外は、実施例１〜２に記載したのと同様にして試料を作製した。用いたスパイラル捲縮不可能なファイバーは、市販のダクロン（Ｄａｃｒｏｎ）ステープルファイバーＴ−９０Ｓ（機械的捲縮されたもの、切断長さ１．４５インチ（３．７ｃｍ）、０．９ｄｐｆ）であった。
【００６２】
【表２】
2005520059.tif 000004
【００６３】
表に示すように、実施例３では、ＭＤ／ＸＤ比において８６．７％の減少が示されている。
【００６４】
実施例４
本実施例は、多成分ファイバーが、水力交絡により結合されたウェブ材料に改善されたＭＤ／ＸＤ方向性を与える能力を示すものである。実施例１および２に記載された通りに、カードウェブを作製し、予備収縮させた。本実施例においては、以下の設計の一連の加圧水ジェットにより、６０ヤード／分でウェブを水力交絡した。ジェット１は、５／４０である。すなわち、直径が５ミル（０．１２７ｍｍ）（１ミル＝０．００１インチ）の列で、密度が４０／インチ（１５．７／ｃｍ）の孔である。ウェブを７５メッシュのスクリーンの裏に置き、一連の連続して増大する水圧下でジェットパスに通過させた。一連の圧力には３００、８００および１５００ｐｓｉで一回通過が含まれていた。この手順の後、ウェブをめくって、２４メッシュスクリーンの裏に置き、試料を水ジェットに再び連続単一通過させた。圧力は３００、１０００、１５００および１８００ｐｓｉと増大させた。最後の圧力（１８００ｐｓｉ）で、試料を合計で７回ジェットゾーンを通して処理した。
【００６５】
【表３】
2005520059.tif 000005
【００６６】
表に示すように、実施例４では、ＭＤ／ＸＤ比において５９．１％の減少が示されている。
【００６７】
実施例５
本実施例において、ヒドロエンタングリングプロセスの前に、木材パルプベースの紙の１．０ｏｚ／ｙｄ２（３３．９ｇ／ｍ２）の層をウェブ試料の上に置いた以外は、実施例４と同様にして試料を作製し処理した。本実施例において、紙層およびウェブ材料は水力交絡プロセスにより一緒に交絡させた。
【００６８】
【表４】
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【００６９】
表に示すように、実施例５では、ＭＤ／ＸＤ比において５３．８％の減少が示されている。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】スパイラル捲縮可能およびスパイラル捲縮不可能なファイバーのブレンドを含んでなるウェブが第１のコンベヤーから第２のコンベヤーまで自由落下する、本発明のプロセスの第１の実施形態において捲縮活性工程を実施するのに好適な装置の概略側面図である。
【図２】ウェブが２つの搬送ベルト間の移送ゾーンにおいてガス状層に浮いている、本発明のプロセスの第２の実施形態において捲縮活性工程を実施するのに好適な装置の概略側面図である。
【図３】加熱中にウェブが一連の駆動回転ロールに支持されている、本発明のプロセスの第３の実施形態において捲縮活性工程を実施するのに好適な装置の概略側面図である。
【図４ａ】スパイラル捲縮可能なファイバーの活性前にスパイラル捲縮可能およびスパイラル捲縮不可能なファイバーのブレンドを含んでなるステープルウェブの概略平面図である。
【図４ｂ】スパイラル捲縮可能なファイバーを活性化させた後の図４ａのウェブの概略平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【国際調査報告】
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