(57)【要約】  本発明は、区分別に交絡されて、燃焼時にはそれ自身の上に圧潰しそして自己消火する、改善された難燃性を持つ水流交絡された不織布とこの製造に関する。この自己消火性の布は、得られる布が充分な物理的強度を得る一方で、良好な感触で延性の柔軟性を更に呈する。
2007536438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の外側繊維域と中間繊維域を含んでなり、前記第１および第２の外側繊維域と前記中間域が炭化物形成性の繊維を含み、それによって燃焼時に前記不織布がそれ自身の上に圧潰して、自己消火する難燃性で自己消火性の区分別に交絡された不織布。
【請求項２】
第１および第２の外側繊維域と中間繊維域を含んでなり、前記第１および第２の外側繊維域と前記中間域が難燃性繊維、炭化物形成性の繊維およびこれらの組み合わせ物を含み、それによって燃焼時に前記不織布がそれ自身の上に圧潰して、自己消火する難燃性で自己消火性の区分別に交絡された不織布。
【請求項３】
前記第１および第２の外側繊維域と前記中間域が１つ以上の繊維層を含んでなる請求項１に記載の難燃性で自己消火性の区分別に交絡された不織布。
【請求項４】
前記繊維域が均質の繊維層、不均質の繊維層またはこれらの組み合わせ物を含んでなる請求項３に記載の難燃性で自己消火性の区分別に交絡された不織布。
【請求項５】
前記不織布が約０．０２７〜０．０４６ｈｐ−ｈｒ／ｌｂの範囲の水力エネルギーの印加により形成される請求項１に記載の難燃性で自己消火性の区分別に交絡された不織布。
【請求項６】
前記難燃性繊維がアラミド、ポリイミド、メラミン、モダクリル、ポリアクリロニトリル、炭化物形成性繊維、膨張性繊維およびこれらの組み合わせ物の群から選択される請求項２に記載の難燃性で自己消火性の区分別に交絡された不織布。
【請求項７】
前記炭化物形成性の繊維がセルロース系、アクリル系、熱可塑性樹脂およびこれらの組み合わせ物からなる群から選択される請求項１に記載の難燃性で自己消火性の区分別に交絡された不織布。
【請求項８】
前記難燃性繊維と前記炭化物形成性繊維がステープル長繊維である請求項２に記載の難燃性で自己消火性の区分別に交絡された不織布。
【請求項９】
前記ステープル長繊維が類似のあるいは非類似のデニールを有する請求項８に記載の難燃性で自己消火性の区分別に交絡された不織布。
【請求項１０】
前記ステープル長繊維が類似のあるいは非類似の断面プロフィールを有する請求項８に記載の難燃性で自己消火性の区分別に交絡された不織布。
【請求項１１】
前記不織布が三次元にイメージ形成された布層を含んでなる請求項１に記載の難燃性で自己消火性の区分別に交絡された不織布。
【請求項１２】
前記不織布がフィラメント状の不織布層を含んでなる請求項２に記載の難燃性で自己消火性の区分別に交絡された不織布。
【請求項１３】
前記不織布が１つ以上の物理的性能を増強する化学物質を更に含んでなる請求項１に記載の難燃性で自己消火性の区分別に交絡された不織布。
【請求項１４】
難燃性のステープル長繊維、炭化物形成性のステープル長繊維またはこれらの組み合わせ物を含んでなる、少なくとも３つの繊維バットを準備し；
前記繊維バットを並列させて、第１および第２の外側繊維域と中間域からなる層化構成体を形成し；
前記繊維バットに流体流れを衝突させて不織布を形成し、前記流体流れが前記外側繊維域を高度に交絡させるのに、充分なエネルギーを付与して、ここで、前記中間繊維域を軽度に交絡させる点まで前記エネルギーが拡散される
段階を含んでなる難燃性で自己消火性の区分別に交絡された不織布を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願への相互参照】
【０００１】
この出願は、２００４年３月４日に出願され、そしてその開示が引用により本明細書に組み込まれている、暫定出願番号６０／５６７，８９７の優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、全般的には、改善された難燃性を持つ水流交絡された不織布とその製造に関し、そして特に区分別に交絡されて、それ自身の上に圧潰しそして自己消火し、生成する布が充分な物理的強度を得る一方で、良好な感触で延性の柔軟性を呈する不織布に関する。
【背景技術】
【０００３】
技術的進歩によって、著しく良好な燃焼防護性を持つマットレス、ならびに寝具部品がもたらされることが判っている。しかしながら、下に置かれたボックススプリングと接触するマットレスの底部などのこのマットレスの特定の領域は裸火からの防護が更に困難であるということを観察してきた。更には、このマットレスで使用される縫い目により付与される孔は火焔が移動する経路として振舞う。本発明は、難燃性マットレス部品および他の関連用途に使用可能である耐久性の自己消火性不織布に関する。
【０００４】
多数の難燃性繊維が市販されている。Ｅ．Ｉ  ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ
ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙは、ＮＯＭＥＸ（登録商標）およびＫＥＶＬＡＲ（登録商標）の商品名で販売されている難燃性アラミド繊維を提供している。ＮＯＭＥＸ（登録商標）材料は、寸法安定性と優れた耐熱性を必要し、加熱時に流動あるいは溶解しない用途に開発された。分解および炭化は、３５０℃を充分に超えるまで顕著な速度で進行することはなく、溶解はしない。繊維の形のＮＯＭＥＸ（登録商標）材料は防護用アパレルおよび類似の用途で使用されてきており、そして慣用のテキスタイル技術により加工可能である。これまで、匹敵する難燃性不織布は製造が高価であり、そして高圧水ジェット交絡によるイメージ形成が行えないものであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
柔軟であるが、熱防護性を持つ強い材料を形成する先行技術の試みを前提として、これらの特性を呈するが、迅速かつ単純な方法で成形される不織布に対する必要性が存在する。
【０００６】
本発明は、この不織布は区分別に交絡されて、燃焼時にはそれ自身の上に圧潰し、そして自己消火する、改善された難燃性を持つ水流交絡された不織布とこの製造に関する。この自己消火性布は、生成する布が充分な物理的強度を得る一方で、良好な感触で延性の柔軟性を更に呈する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様においては、この区分別（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ）に交絡された難燃性不織布は、第１および第２の域が第１および第２の繊維外側層を含んでなり、そして中間域がこの第１および第２の外側層の間に位置決めされた少なくとも１つの中心に配置された繊維層を含んでなる、少なくとも３つの繊維域を持つ布を作り出す少なくとも３つの繊維層を含んでいる。本発明によれば、この不織布層は、炭化物形成性の繊維を含んでなり、区分別に交絡され、流体エネルギー、好ましくは水力エネルギーがこの繊維外側層の一方あるいは両方の面に加えられる。この水力エネルギーはこの繊維バットの坪量に対して減速されて、所望の表面交絡度が得られる。
【０００８】
この区分別交絡法は、各域が炭化物形成性の繊維からなる第１および第２の高度に交絡された繊維外側域と軽度に交絡された繊維中間域を持つ布を引き続いて生成する。この軽度に交絡された中間域は、エアポケットを形成し、熱流に対して抵抗性のある持つ布を生じる。加えて、裸火への暴露により内側繊維が炭化したならば、この層化された多区域の布がそれ自身の上に圧潰して、自己消火する。
【０００９】
本発明の第２の態様においては、第１および第２の外側域は、各々、各層が難燃性および炭化物形成性の繊維を含む繊維の均質あるいは不均質の混紡である１つ以上の布層を含む。前述のように、種々の繊維層からなる多区域の布は区分別に交絡されて、高度に交絡された繊維外側域と軽度に交絡された繊維中間域を作り出す。
【００１０】
理論により拘束されるように意図するのではないが、圧潰型の自己消火性布は層化された繊維構成体中に存在するこれらの通路を閉塞すると考えられる。例えば、縫製による多層の機械的な結合は、裸火が移動することができる開放通路を作り出す。本発明の布は圧潰して、これらの通路を閉塞し、そして燃焼する布を自己消火させる。
【００１１】
引用により本明細書に組み込まれている、米国特許第５，５６０，９９０号で開示されているように、種々の比のアラミド繊維と共にメラミン繊維（ＢＡＳＯＦＩＬの商品名、ＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を使用することは普通であり、この繊維マトリックスは合成繊維または天然および合成繊維の混紡を含んでなり得る。限定ではないが、アルファおよびパラ−アラミドなどの熱可塑性アラミド、ポリイミドおよびメラミンを含む、均質あるいは不均質そして混紡および／または層化された性状の合成繊維の使用、ならびに炭化物形成性の繊維などの有用な火焔暴露性を有する繊維を包含することが本発明の範囲内で意図される。更には、この合成繊維は、均質の二成分および／または多成分のプロフィールおよびこれらの混紡を含んでなり得る。
【００１２】
一つの態様においては、この繊維バットはカーディングおよびクロスラップおよび更に並列されて、層化構成体を形成する。次に、この繊維バットは、回転する小孔のあいた表面および流体マニホールドから構成されるステーションから連続的に割り送られる。この流体マニホールドからの流体流れは、制御されたエネルギーレベルでこの繊維バットに衝突して、この全体の繊維含量の一部を集積する。このエネルギーレベルは、この表面繊維中で高レベルの交絡を誘起するには充分であるが、内側繊維の高レベルの交絡を誘起するには不充分な透過エネルギー（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ  ｅｎｅｒｇｙ）を有するように制御される。流体流れが同一の、あるいは異なるエネルギーレベルであり、この繊維バットの一つあるいは交互に両方の表面衝突する、複数のこのようなステーションが使用可能である。この生成する区分別に交絡された不織布は、高度に交絡された繊維外側表面と軽度に交絡された繊維コアを呈し、この軽度に交絡された繊維コアが絶縁体として機能する高度に交絡された繊維外側表面の間で充分なエアポケットを生じ、この布の自己消火性に寄与する。更には、この区分別に交絡された難燃性不織布は種々の最終使用の用途に好適な所望の柔軟性と強度を呈する。
【００１３】
本発明の方法は、水流交絡に引き続いて、可動性のイメージ形成表面を有する三次元イメージトランスファー装置を設けることを更に意図している。このような三次元のイメージトランスファー装置は、引用により本明細書に組み込まれている米国特許第５，０９８，７６４号で開示されている。典型的な配置においては、このイメージトランスファー装置は、１つ以上の水流交絡マニホールドに対して回転式のドラム様の装置を含んでなり得る。
【００１４】
張力制御手段を使用して、生成する熱防護性材料の物理的性能を更に増進することができるということは本発明の範囲内である。
【００１５】
生成する区分別に交絡された熱防護性布の中に物理的性質を変える化学物質を組み込むことができるということは本発明の範囲内である。このような化学物質は例えば帯電防止剤を含み、これはこの繊維バットの構成繊維に、製造時の繊維バットに、そして／あるいは生成する布に持続的に塗布可能である。
【００１６】
本発明の他の特徴および利点は、次の詳細な説明、付随の図面および添付の特許請求の範囲から直ちに明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は種々の形の態様をとるが、本発明の現時点で好ましい態様が図面中に示され、そしてこれ以降説明されるが、本発明の開示は本発明の例示として考慮されるべきであり、そして例示される特定の態様に本発明を限定するようには意図されていないという理解が前提とされる。
【００１８】
本発明は制御された圧潰性を呈して、自己消火する難燃性不織布を形成する方法を指向する。この多域化された布は水流交絡により形成され、この布の外側表面層は内側層よりも実質的により多く交絡される。この方法による水流交絡は、この布の繊維の中に付与されるエネルギーがこの外側繊維域のみを高度に交絡させるのに充分なように流体エネルギーを加えることにより制御される。この中間繊維域は軽度に交絡されて、全体の構造体が層の剥離に対して抵抗性であり、熱流に抵抗する役割の絶縁性エアポケットに加えて、良好な感触で延性の柔軟性を付与する。
【００１９】
本発明によれば、第１の態様においては、この不織布内の各繊維域は炭化物形成性の繊維を含む。このような態様においては、各域は少なくとも１つの繊維層を含み、全体の構成体は区分別に交絡される。この外側繊維域とこの中間域内の繊維は燃焼するときに、この布はそれ自身の上に圧潰して自己消火する。この布は繊維バットの少なくとも３つの層から形成される。この第１および第２の外側層は、通常、炭化物形成性の繊維を含んでなるが、限定ではないが、アルファおよびパラ−アラミドなどの熱可塑性アラミド、メラミン、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、モダクリル、膨張性繊維およびこれらの組み合わせ物を含む難燃性の合成繊維の混紡も使用され得る。
【００２０】
更には、第２の態様においては、各繊維域、すなわち第１および第２の外側繊維域と中間繊維域は１つ以上の繊維層を含んでなり、各繊維層は不均質あるいは均質の繊維組成物を含んでなり得る。この圧潰性を更に制御する試みにおいては、１つ以上の区域の１つ以上の繊維層は、マクロ−ないしはミクロデニールの広範囲のデニールを呈する繊維、ならびに限定ではないが、五葉、三葉、卵形および中空の繊維を含む種々の断面の繊維を含んでなり得る。
【００２１】
本発明によれば、この繊維バットは１つ以上の交絡ステーションから比較的低張力により進行され、区分別の繊維交絡が行われ、生成する布の美的および物理的両面での物理的性質が望ましく得られる。この用途に対する自己消火性の不織布の交絡レベルは、第１および第２の繊維外側表面の交絡レベルを低下させて、この繊維中間域が更なるロフト（ｌｏｆｔ）を保持することができるように制御され得る。別法としては、若干低下したロフト性（ｌｏｆｔｉｎｅｓｓ）を保持しながら表面交絡を増大させることができる。生成する布において交絡レベルを制御して、種々の程度のロフトを持つ材料を得ることは本発明の範囲内である。この性状の材料は、限定ではないが、マットレスカバーおよび部品、枕カバーおよび内側ライニングなどの熱防護性衣服を含む種々の最終使用を有することが判
明した。
【００２２】
不織布はステープル長（ｓｔａｐｌｅ  ｌｅｎｇｔｈ）繊維を使用してしばしば製造される；この布は、通常、この布の構造体の中に充分に保持されないとしてもリント（ｌｉｎｔ）する程度の暴露された表面繊維を有する。本発明は、切断、加工あるいは処理そして小売りのために包装可能な完成した布を提供する。形成および仕上げ段階に関連するコストを望ましく低下させることができる。
【００２３】
図２を参照すると、耐久性であるが、柔軟であり、圧潰型で自己消火性の不織布を形成するために本発明の方法を実施するための装置が図示されている。この繊維バットは、カーディングされ、場合によってはクロスラップ（ｃｒｏｓｓ−ｌａｐｐｅｄ）され、そして面と面ので並列されて、Ｐと表示される層化構成体を形成する。この層化構成体は第１および第２の外側繊維域および中間域を有すると記述されている。一つの態様においては、この繊維バットは１００％のクロスラップ繊維を含んでなる。すなわち、この層化構成体の繊維はすべて、カーディングされたウエブをクロスラップして、この繊維を得られる構成体の流れ方向に対してある角度で配向させることにより形成されたものである。この態様においては、この繊維バットはほぼ２．５〜１のドラフト比を有する。引用により本明細書に組み込まれている、米国特許第５，４７５，９０３号はウエブドラフト（ｗｅｂ  ｄｒａｆｔｉｎｇ）装置を例示している。
【００２４】
図２は、本発明による圧潰型で自己消火性の不織布を形成するための水流交絡装置を図示する。この装置はベルトの形の小孔のあいた形成表面０２を含み、その上に層化構成体Ｐが、交絡マニホールド０１により、濡らされて軽度に交絡された繊維構成体Ｐ’へと予備交絡するように位置決めされる。構成体Ｐ’を小孔のあいた形成表面を有するドラム１０の上で順次動かすことにより、この繊維構成体の予備交絡が引き続いて行われ、交絡マニホールド１２はこの層化構成体の交絡を行う。この構成体の更なる交絡は、ドラム２０の小孔のあいた形成表面上で交絡マニホールド２２により行われ、この構成体が連続した小孔のあいたドラム３０、４０および５０の上に通され、交絡マニホールド３２、４２および５１により連続する交絡処理が行われる。所望のレベルの表面交絡をもたらすこの繊維バットへの全最適のエネルギー入力は約０．０２７〜０．０４６ｈｐ−ｈｒ／ｌｂの範囲にある。
【００２５】
図２の交絡装置は、今や交絡された前駆体の構成体のイメージ形成およびパターン形成を行うために、三次元イメージトランスファー装置を含んでなるイメージ形成およびパターン形成ドラム１８を更に含み得る。このイメージトランスファー装置は可動のイメージ形成表面を含み、これは複数の交絡マニホールド６１、６２、６３および６４に対して動き、このイメージトランスファー装置のイメージ形成表面により規定される三次元要素と協力して作用して、成形中の布のイメージ形成およびパターン形成を行う。このイメージ形成用マニホールドの繊維バットに加えられる全エネルギーは、０．０２７〜０．０４６ｈｐ−ｈｒ／ｌｂの範囲のエネルギー入力を維持するように調整される。三次元イメージトランスファー装置（ＩＴＤ）の代わりに、限定ではないがワイヤスクリーン、孔あき金属ドラム三次元表面のベルトを含む他のイメージ形成法を使用することができるが、このイメージ形成法が本発明の制約要素であるとは意図されていない。
【００２６】
本発明は、繊維構成体Ｐ’がこのイメージ形成表面の移動速度に実質的に等しい速度でこのイメージトランスファー装置の可動イメージ形成表面上で進行されるということを意図している。イメージトランスファー装置に進行させるときに、この繊維構成体内の張力を最小とするために、Ｊ−ボックスまたはスクレイ（ｓｃｒａｙ）を前駆体の層化構成体Ｐ’の支持に使用することができる。この工程のなかの予備交絡された層化構成体Ｐおよび構成体Ｐ’の進行速度を制御して、構成体内の張力を最小とするか、あるいは実質的に
無くすることによって、この繊維構成体の区分別水流交絡は望ましく行われる。
【００２７】
１つ以上のイメージ形成された繊維層がこの布内の１つ以上の繊維域中で使用され、この付与された三次元的に高くなった要素が炭化物形成性の繊維を全体で、あるいは部分で含んでなる、ということが意図されてきた。特に好適な三次元にイメージ形成された不織布は、図３に図示されているように高くなった結び目を含んでなるものである。
【００２８】
スパンボンドあるいはメルトブローの布を含み得る１つ以上の補助的なフィラメント層が本発明の自己消火性の布に付加されるということも意図される。一般に、連続フィラメントの前駆体ウエブの形成はこの「スパンボンド」法を実施することを含む。スパンボンド法は、溶融ポリマーを供給し、次にこれを圧力下で紡糸口金またはダイとして知られるプレート中の多数のオリフィスから押し出すことを含む。生成する連続フィラメントは急冷され、そしてスロット延伸システム、アッテネーターガン（ａｔｔｅｎｕｔｏｒｇｕｎｓ）またはゴデットロール（Ｇｏｄｅｔ  ｒｏｌｌｓ）などの多数の方法のいずれかにより延伸される。この連続フィラメントは、ワイヤメッシュコンベヤベルトなどの移動する小孔のあいた表面上にゆるいウエブとして捕集される。多層化布を形成する目的で１つ以上の紡糸口金をライン中で使用する場合には、以降のウエブが前に形成されたウエブの最上表面上で捕集される。更には、連続フィラメント布の付加は、引用により本明細書に組み込まれている、米国特許第５，６７８，３７９号および第６，１１４，０１７号で教示されているナノ−デニールを有するフィラメントから形成される布を含み得る。更に、この連続フィラメント布は慣用のフィラメントとナノ−デニールフィラメントの混紡から形成され得る。
【００２９】
このメルトブロー法は、メルトブロー法において不織布の層を形成するためのスパンボンド法に関連した手段である。再び、溶融ポリマーは紡糸口金またはダイ中のオリフィスから圧力下で押し出される。高速空気がフィラメントに衝突し、そしてダイを出るときにフィラメントを同伴する。この段階のエネルギーは、形成されるフィラメントの直径を大きく低下させ、そしてこれを破壊して、有限な長さのミクロ繊維が製造されるようなものである。これは、フィラメントの連続性が保持されるスパンボンド法と異なる。単層あるいは多層の布のいずれかを形成する方法は連続的である。すなわち、この方法段階はこのフィラメントの押し出しから途切れないで、ウエブがロールに巻かれるまで第１の層を形成する。これらのタイプの布を製造するための方法は米国特許第４，０４１，２０３号で述べられている。このメルトブロー法、ならびにこのメルトブローされたミクロ繊維の断面プロフィールは、本発明の実施に対する決定的な制約でない。
【００３０】
布の形成に引き続いて、この自己消火性の布は１つ以上の種々の後交絡処理を加え得る。このような処理は、ポリマーバインダー組成物の塗布、機械的な圧密、性能を増進する添加剤、静電性組成物の塗布または組み込みおよび類似の方法を含み得る。
【００３１】
本発明の不織布は高費用対効果であり、柔軟であるが高耐久性であり、そして限定ではないが、マットレス部品、マットレスカバー、羽根布団、ベッドカバー（ｂｅｄｓｐｒｅａｄｓ）、キルト、カバーレット（ｃｏｖｅｒｌｅｔｓ）、デュベット（ｄｕｖｅｔｓ）、枕、枕カバーを含む種々の寝具物品、他の家庭での使用に加えて、防護用アパレル用途および工業用最終使用用途に好適である。
【００３２】
前出から、本発明の真の精神と新規な概念の範囲から逸脱せずに、多数の改変および変形は実施可能であるということが観察されるであろう。この明細書中で例示される特定の態様に関する限定は意図されず、あるいは推測されるべきでないということを理解すべきである。この開示は、添付の特許請求の範囲により、特許請求の範囲の範囲内に入るこのような改変をすべて網羅するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は本発明の原理を具体化する、区分別に交絡された不織布を製造するための装置の略図である。
【図２】図２は５つの連続した交絡域およびイメージトランスファーステーションの略図である。
【図３】図３は本発明に好適な三次元でイメージ形成された不織布の図である。
【図１】
2007536438.tif 000003
【図２】
2007536438.tif 000004
【図３】
2007536438.tif 000005
【国際調査報告】
2007536438.tif 000006