(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成繊維形成ポリマー及び紡糸剤からなる紡糸流体を生成させ、但し該紡糸剤は紡糸剤の全重量に基づいて少なくとも８０重量％の、炭素及び水素を含む炭化水素を含んでなり、なおこの炭化水素が少なくとも２５重量％の、炭素数４−８の不飽和炭化水素を含んでなり、
該紡糸流体を紡糸流体の自生圧力よりも高い圧力で、より低圧に維持された紡糸室へフラッシュ紡糸して、該合成繊維形成ポリマーのプレキシフィラメント・フィルム−フィブリル糸のウェッブを形成させ、
このウェッブに静電荷を適用し、そして
ウェッブを接地された表面に置いて、シートに固めるのに適当なプレキシフィラメント・フィルム−フィブリル糸のバットを生成させる、
工程を含んでなる、合成繊維生成ポリマーのプレキシフィラメント・フィルム−フィブリル糸のウェッブをフラッシュ紡糸し且つこのウェッブを配置して不織バット材料を生成させる方法。
【請求項２】
該不飽和炭化水素が式Ｃn Ｈ2nのアルケン及び式Ｃn Ｈ2n-2のシクロアルケンの群から選択される、但しｎが４、５、６、７、または８である、請求項１の方法。
【請求項３】
ｎが５または６に等しい、請求項２の方法。
【請求項４】
該紡糸流体が紡糸流体の全重量に基づいて５−３０重量％の該繊維形成ポリマーを含んでなり且つ該繊維形成ポリマーがポリオレフィンである、請求項１の方法。
【請求項５】
紡糸流体が紡糸流体の全重量に基づいて８−２５重量％の合成繊維形成ポリオレフィンを含んでなる、請求項４の方法。
【請求項６】
該ポリオレフィンポリマーがポリエチレンである、請求項４の方法。
【請求項７】
該ポリオレフィンポリマーがポリプロピレンである、請求項４の方法。
【請求項８】
該紡糸剤が１５−１００℃の大気圧沸点を有する、請求項２の方法。
【請求項９】
該不飽和炭化水素が１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテン、及びその構造異性体の群から選択される、請求項２の方法。
【請求項１０】
該不飽和炭化水素がシクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、及びシクロオクテンの群から選択される、請求項２の方法。
【請求項１１】
該紡糸剤が少くとも９０重量％の式ＣnＨ2nのアルケン及び式ＣnＨ2n-2のシクロアルケンの群から選択される該不飽和炭化水素を含んでなる、但しｎが４、５、６、７、または８に等しい、請求項２の方法。
【請求項１２】
該紡糸剤が式ＣnＨ2nのアルケン及び式ＣnＨ2n-2のシクロアルケンの群から選択される該不飽和炭化水素からなる、但しｎは４、５、６、８、または８に等しい、請求項２の方法。
【請求項１３】
該紡糸剤が１−ペンテン、１−ヘキセン、及びその構造異性体の群から選択される該不飽和炭化水素からなる、請求項１２の方法。
【請求項１４】
該紡糸剤が少くとも１０重量％の式ＣnＨ2n+2のアルカン及び式ＣnＨ2nのシクロパラフィンの群から選択される飽和炭化水素を含んでなる、但しｎ＝４、５、６、７、または８である、請求項２の方法。
【請求項１５】
紡糸剤が炭素及び水素原子を含んでなる炭化水素からなる、請求項２の方法。
【請求項１６】
紡糸流体の全重量に基づいて５−３５重量％の合成繊維形成ポリオレフィン及び紡糸剤からなる紡糸流体を生成させ、但し該紡糸剤が紡糸剤の全重量に基づいて少なくとも９０重量％の、炭素及び水素を含む炭化水素を含んでなり、なおこの炭化水素が少なくとも２５重量％の、式ＣnＨ2nのアルケン及び式ＣnＨ2n-2のシクロアルケンの群から選択される、但しｎが４、５、６、７、または８の、不飽和炭化水素を含んでなり、
該紡糸流体を、紡糸流体の自生圧力よりも高い圧力で、より低圧に維持された紡糸室へフラッシュ紡糸して、該合成繊維形成ポリオレフィンのプレキシフィラメント・フィルム−フィブリル糸のウェッブを形成させ、
このウェッブを電気コロナ中を通過させて、静電荷を適用し、
ウェッブを接地された表面に置いて、シートに固めるのに適当なプレキシフィラメント・フィルム−フィブリル糸のバットを生成させ、
この繊維バットを固めて繊維不織シートを生成させ、そして
該繊維不織シートを紡糸室から取り出す、
工程を含んでなる、合成繊維生成ポリオレフィンのプレキシフィラメント・フィルム−フィブリル糸のウェッブをフラッシュ紡糸し且つこのウェッブを配置して不織シート材料を生成させる方法。
【請求項１７】
該接地された表面が接地されたコンベアベルトであり、繊維バットを固める工程が固められた不織シートを生成させるためにコンベアベルト及び捕集ロール間でバットを圧縮する工程を含む、請求項１６の方法。
【請求項１８】
紡糸流体が紡糸流体の全重量に基づいて８−２５重量％の合成繊維形成ポリオレフィンを含んでなる、請求項１６の方法。
【請求項１９】
該紡糸剤が１−ペンテン、１−ヘキセン、及びその構造異性体の群から選択される不飽和炭化水素からなる、請求項１８の方法。
【請求項２０】
該紡糸剤が少なくとも９０重量％の式Ｃn Ｈ2nのアルケン及び式Ｃn Ｈ2n-2のシクロアルケンの群から選択される該不飽和炭化水素を含んでなる、但しｎが４、５、６、７、または８に等しい、請求項１６の方法。
【請求項２１】
紡糸剤が、炭素及び水素原子を含んでなる炭化水素からなる、請求項１６の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、ポリマーのプレキシフィラメント（ｐｌｅｘｉｆｉｌａｍｅｎｔａｒｙ）・フィルム−フィブリル糸（ｓｔｒａｎｄ）に関する。更に詳細には、本発明は、ポリマーのプレキシフィラメント・フィルム−フィブリル糸をフラッシュ紡糸し且つ配置する方法の改良に関する。
【０００２】
（背景の技術）
ブレイズ（Ｂｌａｄｅｓ）らの米国特許第３０８１５１９号（デュポンに帰属）に開示されているようなフラッシュ紡糸された繊維の製造法では、繊維形成ポリマーの、ポリマーに対する溶媒でない液体の常圧沸点以下の液体紡糸剤（ｓｐｉｎ  ａｇｅｎｔ）中溶液を、液体の常圧沸点以上の温度及び自発またはそれ以上の圧力に維持し、次いでこれより低温且つ実質的に低圧の領域へ紡糸して、プレキシフィラメント・フィルム−フィブリル糸を生成させる。これには適当な紡糸剤が記述されており、それは芳香族炭化水素、例えばベンゼン及びトルエン、脂肪族炭化水素、例えばブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、及びその異性体及び同族体、脂環式炭化水素、例えばシクロヘキサン、不飽和炭化水素、及びハロゲン化炭化水素、例えば塩化メチレン、四塩化炭素、クロロホルム、塩化エチル、及び塩化メチルを含む。ブレイズらの特許は、フラッシュ紡糸されたシートの製造を記述していない。アンダ−ソン（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）らの米国特許第３２２７７９４号（デュポンに帰属）の開示によれば、溶液フラッシュ紡糸法は、（１）紡糸剤の常圧沸点以下の、ポリマーに対して非溶媒である、（２）高圧でポリマーと溶液を形成する、（３）レットダウン（ｌｅｔｄｏｗｎ）室において溶液の圧力を僅かに減じた場合、ポリマーと望ましい２相分散液を形成する、及び（４）レットダウン室から実質的により低圧の領域へ放出した時、フラッシュ蒸発する、紡糸剤を必要とする。
【０００３】
フラッシュ紡糸法は、普通紡糸オリフィスからウェッブを紡糸した後且つそれを接地された移動ベルト上に配置してシートを生成させる前に、プレキシフィラメント・フィルム−フィブリル糸の、平らにした且つ部分的に広げたウェッブに静電荷を適用する工程を含む。この静電荷は、マルチニ−ドルイオンガンと接地された標的プレートとの間で発生させたコロナ場中にウェッブを通過させることで適用される。ウェッブがコロナ場を通過した時、それはイオンガンから標的プレートへ移動する荷電された粒子を拾い上げる。ウェッブの個々のフィブリルに適用された静電荷は、フィブリルを互いに反発させ、即ちフィブリルを分離させ、更にフィルム−フィブリルのウェッブを「広げる」。次いで各荷電されたウェッブを、隣の紡糸パックからの他のウェッブと一緒に移動ベルト上に配置する。ウェッブは荷電されているから、それは先ず接地された移動ベルトに引きつけられ、一度配置されるとベルト上のその場に固定（ｐｉｎ）される。
【０００４】
フラッシュ紡糸工程中、ウェッブの電荷密度はウェッブとベルト間でアークが飛ぶかもしれない紡糸セル中の気体雰囲気の電気的絶縁破壊に至る値を越えないことが重要である。アークが発生すると、ウェッブはその電荷を失い、ウェッブとベルト間の固定力は減少し、ウェッブはベルトに固定された状態ではいない。ウェッブが適切にベルトに固定されていないと、ウェッブは気体の紡糸流体に引きずられ、移動する。これはウェッブを束状に丸め、そのウェッブから作ったシートを不均一にし、欠陥をもたらすことになる。
【０００５】
ポリエチレンのプレキシフィラメント・フィルム−フィブリル糸からの市販のシート製品は、歴史的にポリエチレンをパ−クロロフルオロカ−ボン（ＣＦＣ）、例えばトリクロロフルオロメタン紡糸剤中に含んでなる紡糸流体をフラッシュ紡糸することにより製造されてきた。悪いことに、ＣＦＣは、成層圏のオゾン破壊物質であると考えられている。オゾンを破壊しないまたは地球温暖化に荷担しないフラッシュ紡糸法に適当な別の化合物が開発されてきた。
【０００６】
検討された他の紡糸剤には、飽和炭化水素、例えばｎ−ペンタンが含まれる。飽和炭化水素はオゾンを破壊しないが、それはＣＦＣと比べて、フラッシュ紡糸されたウェッブが与えられた電流での静電場を通過するにつれてそれに適用される有効静電荷を減少させるという欠点を持つ。結果として、ウェッブは十分に広がらず、得られる不織シ−トはより完全に荷電されたウェッブからのシートよりも均一でない。更に飽和炭化水素気体は、低い絶縁破壊強度を有する傾向がある。ウェッブ上の電荷密度が気体のそれを保持する能力を越えた時、電導経路が気体中に形成され、アークが見られる。このアークはウェッブのフィブリルの電荷を減少させ、捕集ベルト上への配置が貧弱となる。飽和炭化水素気体の低絶縁破壊強度は、高絶縁破壊強度を有する紡糸剤、例えばＣＦＣと較べて、繊維の処理速度を低減させる（ポリマーの工程への流速を減少させる）。
【０００７】
マックギンティ−（ＭａｃＧｉｎｔｙ）らの米国特許第５６４３５２５号は、静電気荷電段階を、少くとも１つの荷電改善化合物を含んでなる雰囲気中で行うというフラッシュ紡糸中におけるポリオレフィンウェッブの荷電の改良法を記述している。荷電を改善する化合物は、非常に低濃度で、気体、蒸気、またはミストとして紡糸セル中の静電気荷電雰囲気へ直接導入することができる。この荷電を改善する化合物は、コロナ荷電領域でイオン化された時に安定でゆっくり動くイオンを形成する物質である。これらのイオンの存在は、より安定なコロナを生じさせ、荷電改善化合物の不在下に達成される電荷と較べてウェッブへ適用できる電荷量を増大させる。この手法はウェッブの電荷を増大させるのに効果的であることが判明したけれど、荷電改善添加物は荷電改善化合物をフラッシュ紡糸工程で可能な濃度よりも遥かに高濃度で使用しないと、紡糸セル中の気体雰囲気の全体の性質に影響しない。即ち、配置されたウェッブとベルト間のアーク発生は問題のまま残る。それゆえに配置されたウェッブとベルト間のアーク発生を非常に減じまたは排除して、接地されたベルト上に配置されたウェッブから作られるシートの均一性を改良する現存のフラッシュ紡糸装置で使用するための非オゾン破壊紡糸剤を開発することは望ましい。
【０００８】
（発明の説明）
本発明は、合成繊維形成ポリマーのプレキシフィラメント・フィルム−フィブリル糸のウェッブをフラッシュ紡糸し、このウェッブを配置して不織バット材料を生成させる方法に関する。本方法は、合成繊維形成ポリマー及び紡糸剤から本質的になる紡糸流体を生成させる、但し該紡糸剤が紡糸剤の全重量に基づいて少なくとも８０重量％の、実質的にもっぱら炭素及び水素を含む炭化水素を含んでなる、工程を含む。この炭化水素は少なくとも２５重量％の、炭素数４−８の不飽和炭化水素を含んでなる。更に本方法は、紡糸流体を、紡糸流体のの自発圧力よりも高い圧力で、より低圧に維持された紡糸セルへフラッシュ紡糸して、該合成繊維形成ポリマーのプレキシフィラメント・フィルム−フィブリル糸のウェッブを生成させ、このウェッブを電気コロナ中に通過させてウェッブに静電荷を適用し、そしてウェッブを接地された表面上に置いて、シートに固めるのに適当なプレキシフィラメント・フィルム−フィブリル糸のバットを生成させる、工程を含む。
【０００９】
本発明の該紡糸流体は、好ましくは紡糸流体の全重量に基づいて５−３０重量％の繊維形成ポリマーを含んでなる。好ましくは、この該繊維形成ポリマーはポリオレフィン、例えばポリエチレンまたはポリプロピレンである。
【００１０】
紡糸剤中の不飽和炭化水素は、式ＣnＨ2nのアルケン及び式ＣnＨ2n-2のシクロアルケンの群から選択され、但しｎが４、５、６、７、または８である。この紡糸剤は１５−１００℃の大気圧沸点を有する。好ましくは、該不飽和炭化水素は１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテン、及びその構造異性体の群から、或いはシクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、及びシクロオクテンの群から選択される。本発明の更に好適な具体例によれば、該紡糸剤は少くとも９０重量％の、式ＣnＨ2nのアルケン及び式ＣnＨ2n-2のシクロアルケンの群から選択される該不飽和炭化水素を含んでなり、但しｎが４、５、６、７、または８に等しい。より好ましくは、該紡糸剤は式ＣnＨ2nのアルケン及び式ＣnＨ2n-2のシクロアルケンの群から選択される不飽和炭化水素から本質的になり、但しｎが４、５、６、７、または８に等しい。最も好ましくは、紡糸剤は１−ペンテン、１−ヘキセン、及びその構造異性体の群から選択される不飽和炭化水素から本質的になる。本発明のある好適な具体例によれば、紡糸剤は実質的にもっぱら炭素及び水素原子を含んでなる炭化水素から本質的になる。本発明の他の具体例によれば、該紡糸剤は少くとも１０重量％の式ＣnＨ2n+2のアルカン及び式ＣnＨ2nのシクロパラフィンの群から選択される飽和炭化水素を含んでなり、但しｎ＝４、５、６、７、または８である。
【００１１】
本発明の好適な方法によれば、合成繊維生成ポリオレフィンのプレキシフィラメント・フィルム−フィブリル糸のウェッブをフラッシュ紡糸し且つこのウェッブを配置して不織シート材料を生成させる方法は、紡糸流体の全重量に基づいて５−３５重量％の合成繊維形成ポリオレフィン及び紡糸剤から本質的になる紡糸流体を生成させ、紡糸流体を、紡糸流体の自発圧力よりも高い圧力で、より低圧に維持された紡糸室へフラッシュ紡糸して、該合成繊維形成ポリオレフィンのプレキシフィラメント・フィルム−フィブリル糸のウェッブを形成させ、ウェッブを電気コロナ中を通過させてこれに静電荷を適用し、ウェッブを接地された表面上に置いて繊維バットを生成させ、該繊維バットを固めて繊維不織シートを生成させ、そして繊維不織シートを紡糸セルから取り出す、工程を含んでなる。該紡糸剤は紡糸剤の全重量に基づいて少なくとも９０重量％の、実質的にもっぱら炭素及び水素を含む炭化水素を含んでなり、なおこの炭化水素が少なくとも２５重量％の、式ＣnＨ2nのアルケン及び式ＣnＨ2n-2のシクロアルケンの群から選択される、但しｎは４、５、６、７、または８の不飽和炭化水素を含んでなる。好ましくは、接地された表面は接地されたコンベアベルトであり、繊維バットを固める工程は固められた不織シートを生成させるためにコンベアベルト及び捕集ロール間でバットを圧縮する工程を含む。更に好適には、紡糸流体は紡糸流体の全重量に基づいて８−２５重量％の合成繊維形成ポリマーを含んでなる。紡糸剤は実質的にもっぱら炭素及び水素原子を含んでなる炭化水素から本質的になる。より好ましくは、紡糸剤は少くとも９０重量％の式ＣnＨ2nのアルケン及び式ＣnＨ2n-2のシクロアルケンの群から選択される該不飽和炭化水素を含んでなり、但しｎが４、５、６、７、または８に等しい。
【００１２】
（定義）
本明細書で使用する「ポリオレフィン」とは、一連の、炭素及び水素だけからなるほとんど飽和のポリマー炭化水素のいずれかを意味する。典型的なポリオレフィンは、これに限定されるものではないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、及びエチレン、プロピレン、及びメチルペンテンの種々の組み合わせポリマーを含む。
【００１３】
本明細書で使用する「ポリエチレン」とは、エチレンのホモポリマーばかりでなく、反復単位の少なくとも８５％がエチレン単位であるコポリマー、例えばエチレンとアルファ−オレフィンのコポリマーを包含する。好適なポリエチレンは、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、及び線状高密度ポリエチレンを含む。好適な線状高密度ポリエチレンは、約１３０−１４０℃の上限溶融範囲、約０．９４１−０．９８０ｇ／ｃｍ3の範囲の密度、及び０．１−１００、好ましくは４以下のメルト指数（ＡＳＴＭ  Ｄ−１２３８−５７Ｔ、条件Ｅ）を有する。
【００１４】
本明細書で使用する「ポリプロピレン」とは、プロピレンのホモポリマーばかりでなく、反復単位の少なくとも８５％がプロピレン単位であるコポリマーを包含する。好適なポリプロピレンポリマーは、アイソタクティックポリプロピレン及びシンジオタクティックポリプロピレンを含む。
【００１５】
本明細書で使用する「プレキシフィラメント」とは、ランダムな長さの及び平均のフィルム厚さが約４ミクロン以下の及び中位フィブリル幅が約２５ミクロン以下の、多数の薄いリボン様フィルム−フィブリル要素の３次元統合ネットワークを意味する。プレキシフィラメント構造において、フィルム−フィブリル要素は一般に同一の広がりをもって構造の長軸で配列され、構造の長さ、幅及び厚さを通して不規則な間隔の種々の箇所で断続的に接合し且つ分離している。
【００１６】
本明細書で使用する「濁り点圧力」とは、単一相液体ポリマー溶液がポリマーに富む／紡糸剤に富む２相液体／液体分散液へ相分離し始める圧力を意味する。
【００１７】
本明細書で使用する「紡糸流体」とは、ポリオレフィン、１次紡糸剤及び存在していてよい共紡糸剤または添加物を含んでなる溶液を意味する。
【００１８】
（試験法）
シートの均一性は、オンス／ヤ−ド2の単位の、変化の基本重量係数と基本重量の平方根の積である指数（均一性指数、Ｕ．Ｉ．）として定義される。上置きしたウェッブを含んでなる繊維シートを生成させた後、その配置パターンを乱さないでウェッブの１つを繊維シ−ト中の他のウェッブから剥離する。これはシートを基板、例えばマイラ−（ＭｙｌａｒR）ポリエステルフィルム上に置き、所望のウェッブが剥離されるまで上に置いたウェッブを１端または両端から剥離することによって行われる。次いで剥離したウェッブを、市販されている放射性ベータ−ゲージを用いて、機械方向及び横方向に各約０．４インチ掃引する。１つのウェッブに対するシートの厚さデータを基準に用いて、全シートをコンピュータ的に創造する。これらのウェッブの１つを、捕集ベルト上に数的に置く。他のウェッブを横及び機械方向で動かし、丁度それが実際のシート生成にあったように付加する。完全なシートが生成するまでこの手順を繰り返す。別に、６つの上置きしたウェッブをシート形のまま同様に走引し、繊維構造に対するシートの厚さデータを基準として用いて、同様の方法で全シートをコンピュータ的に創造する。同様に、個々のウェッブを剥離しないで、いずれかの数の上置きしたウェッブを掃引してもよい。次いで実際のシート基準重量測定によって確認した全シート基準重量を決定する。この数的シートを統計的に分析して、その均一性指数を決定する。シートの均一性を定義するこの方法の有効性は、多年にわたる実際的な使用において証明されている。
【００１９】
ポリマー／紡糸剤の組み合わせの濁り点圧力を決定する装置及び方法は、シン（Ｓｈｉｎ）らの米国特許第５１４７５８６号に記述されている。
【００２０】
（発明の詳細な説明）
今や本発明の好適な具体例を参考にして、その詳細を記述しよう。またその実施例は後に例示する。本発明は、繊維形成ポリマーと不飽和炭化水素紡糸剤を含んでなる紡糸流体をフラッシュ紡糸してプレキシフィラメントウェッブを生成させ、このウェッブに静電荷を適用し且つ広げ、そして荷電されたウェッブを配置して繊維バットを生成させるフラッシュ紡糸されたシートの製造法に関する。１つまたはそれ以上の不飽和炭化水素を含んでなる炭化水素紡糸流体は、紡糸剤が完全に１つまたはそれ以上の飽和炭化水素からなる紡糸流体と較べて、フラッシュ紡糸及び配置中のアーク発生を減じる。不飽和炭化水素含有の紡糸流体は、飽和紡糸流体を用い且つ同様の高い生産量で達成される均一性と較べて、フラッシュ紡糸により改良された均一性を有するシートを与えることができる。
【００２１】
本発明の例示のために選択される一般的なフラッシュ紡糸装置は、本明細書に参考文献として引用されるブレサウア−（Ｂｒｅｔｈａｕｅｒ）らの米国特許第３８６０３６９号に開示されているものと同様である。繊維形成ポリマーをフラッシュ紡糸するためのシステム及び方法は、米国特許第３８６０３６９号に完全に記述されており、図１に示してある。フラッシュ紡糸工程は、紡糸セルとして言及される室１０中で普通行われる。この紡糸セルは紡糸剤除去口１１及び開口１２を有し、この開口から工程で製造された不織シート材料が取り出される。ポリマー、紡糸剤、及びいずれかの添加物の混合物を含んでなる紡糸流体は、加圧された供給導管１３を通して、紡糸オリフィス１４へ提供される。紡糸流体は供給導管１３からその室の開口１５を通って室１６に至る。ある紡糸の場合、室１６は圧力レットダウン室として働き、そこでアンダ−ソンの米国特許第３２２７７９４号に開示されているように、圧力の低下で相分離を起こさせる。室１６の圧力を監視するために圧力センサ−２２を設置してもよい。
【００２２】
ついで室１６中の紡糸流体は、紡糸オリフィス１４を通過する。加圧されたポリマーと紡糸剤の、室１６から紡糸オリフィスへの通過は、オリフィスの入り口付近でイクステンショナル（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎａｌ）流を発生させ、これがポリマーの配向の助けとなる。ポリマー及び紡糸剤がオリフィスを出た時、紡糸剤は急速に気体として膨張し、フィブリル化したプレキシフィラメント・フィルム−フィブリルを後に残す。この気体は口１１から室１０を出る。好ましくは、この気体紡糸剤を凝縮して紡糸流体へ再使用する。
【００２３】
ポリマー糸２０は紡糸オリフィス１４から放出され、普通のように回転する偏向邪魔具（ｂａｆｆｌｅ）２６で方向を変え、そこで平たくせしめられ、コンベアベルト３２に向かって降下する。回転邪魔具２６は糸２０を、より平らなプレキシフィラメント繊維ウェッブ構造２４へ広げる。即ち邪魔具は左右に交互に向きを変えて、ウェッブをコンベアベルト３２の横方向に広げ、加圧により不織シートにすることができるバットを生成させる。広げられたプレキシフィラメント構造体が邪魔具から下降するにつれて、ウェッブ２４は電気的に荷電され、それが移動するベルト３２に達するまで、そのプレキシフィラメント構造体を広がった開放形態に維持する。
【００２４】
振動するウェッブ２４は、２つの空間的に離れた空力学的場（拡散器）２５及び２７の間を通過する。第１の場２５は、その上部の弓状部分に凹部２９を含む。この凹部は凹部内に設置された複数のニードル２３を収める。電導性標的プレート２１は、ニ−ドル２３から、ウェッブ２４の通路を横切って配置されている。ニ−ドル２３は標的プレート２１に向かって延びるように配列されている。このニ−ドル２３の末端は凹部２９から全く突き出ていない。フラッシュ紡糸工程における静電的荷電具の例は、本明細書に参考文献として引用される米国特許第５５５８８３０号及び第５７５０１５２号に、より完全に記述されている。
【００２５】
運転においては、ニ−ドル２３に適当なＤＣ電荷をかける。この時標的プレート２１は接地されているから、荷電された粒子、即ち電子、イオンまたは分子がニ−ドル２３の先端で生成し、標的プレート２１に向かって移動する。標的プレート２１へ移動する荷電された粒子の濃度域はコロナ場を形成する。荷電された粒子が標的プレートへ移動するにつれて、粒子のいくつかはウェッブ２４上に集められ、一緒にベルト３２へ運ばれる。
【００２６】
ウェッブ２４上の電荷は、プレキシフィラメントを開放された間隔的に離れた配置に維持するのに役立ち、更にウェッブをベルト３２へ固定するのに役立つ。ベルトは接地されており、ベレト上の荷電されたプレキシフィラメントウェッブ２４の適切な固定を保証する。各紡糸パックからのウェッブ２４は隣の紡糸パックからのウェッブと一緒になってベルト３２上に配置され、繊維バット３４を生成する。繊維バット３４はバットをシート３５に固めるローラー３１を通過する。結果としてプレキシフィラメント・フィルム−フィブリル網目構造が重なり合う多方向形に向いたシートが生成する。シート３５は出口１２を通って紡糸室１０を出、シート捕集ロール２９に捕集される。
【００２７】
本発明の紡糸剤は、（紡糸剤は紡糸剤の全重量に基づいて）少なくとも８０重量％の、実質的にもっぱら炭素及び水素を含む炭化水素を含んでなり、そしてこの炭化水素は、（紡糸剤は紡糸剤の全重量に基づいて）少なくとも２５重量％の、炭素数４−８の不飽和炭化水素を含んでなる。好ましくは本発明の紡糸剤は、（紡糸剤は紡糸剤の全重量に基づいて）少なくとも２５重量％の、炭素数４−８の不飽和炭化水素、例えば式ＣnＨ2nの開鎖オレフィン（アルケン）または式ＣnＨ2n-2の対応するシクロアルケンを含んでなる。但し式中のｎは４−８、好ましくは５または６である。アルファーオレフィンは他の異性体と較べて安価であり、また入手しやすいから好適であるが、他の構造異性体も使用できる。２つの二重結合を持つ不飽和炭化水素、例えばイソプレンは、１つの二重結合を含む不飽和炭化水素よりも気体紡糸剤の絶縁破壊強度を向上させると予想されるが、フラッシュ紡糸に使用される高温において安定性が低いから好適さは低い。紡糸剤は１００％不飽和炭化水素からなることができる。紡糸剤は随時式ＣnＨ2n+2のパラフィン化合物（アルカン）及び式ＣnＨ2nの対応するシクロパラフィンのような飽和炭化水素を含む。但し式中のｎは４−８、好ましくは５または６である。
【００２８】
本発明の方法における紡糸剤として有用な、適当なアルケンの例は、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテン、及びその構造異性体、並びに対応するシクロアルケンを含む。ポリエチレンをフラッシュ紡糸する場合、好適な不飽和炭化水素は１−ペンテン及び１−ヘキセンである。本発明のフラッシュ紡糸の不飽和炭化水素と随時混合できる非環式及び環式飽和炭化水素の例は、イソブタン、ブタン、シクロブタン、２−メチルブタン、２、２−ジメチルプロパン、ペンタン、メチルシクロブタン、シクロペンタン、２、２−ジメチルブタン、２、３−ジメチルブタン、２−メチルペンタン、３−メチルペンタン、ヘキサン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、２−メチルヘキサン、３−メチルヘキサン、ヘプタン、これらの混合物、及び他の対応する構造異性体を含む。ポリエチレンをフラッシュ紡糸するための好適な飽和炭化水素紡糸剤は、ｎ−ペンタン及びシクロペンタンである。
【００２９】
本発明の方法において、紡糸剤の２０重量％までは実質的にもっぱら炭素及び水素原子からなる炭化水素以外のフラッシュ紡糸剤として有用な化合物を含んでいてもよい。そのような他の化合物は、ハロゲン化炭化水素、例えば塩化メチレン、四塩化炭素、クロロホルム、塩化エチル、塩化メチル、及びジクロロエチレンを含む。
【００３０】
上述した紡糸剤からフラッシュ紡糸できる繊維形成合成ポリマーは、ポリオレフィン、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（４−メチルペンテン−１）、及びこれらのコポリマー及びブレンドを含む。
【００３１】
本発明の方法において、紡糸流体はシート製品に特別な性質を付与するための添加物も含むことができる。そのような添加物は、ワックス、染料、顔料、酸化防止剤、脱光沢剤、殺バクテリア剤、染色促進剤、剥離粒剤、イオン交換材、紫外線安定剤、熱安定剤、及び他の、織物、紙、及びプラスチック工業で通常使用される添加物を含む。
【００３２】
好ましくは、紡糸剤は、フラッシュ紡糸温度において約８００−２０００ｐｓｉｇの濁り点圧力を有するように選択される。紡糸剤を選択する際の１つの観点は、紡糸セルの環境がフラッシュ紡糸中の紡糸剤の凝縮を防ぐ条件下に好適に維持されるということである。かくして、Ｃ８不飽和炭化水素紡糸剤、例えば１−オクテンは、例えばＣ５不飽和炭化水素紡糸剤、例えば１ペンテンよりも高い紡糸セル温度を必要としよう。好ましくは紡糸剤は、溶媒の回収を困難にするほど低い沸点を有さない。
【００３３】
図３は、高密度ポリエチレンの、１−ペンテン１００％（曲線６０）、１−ヘキセン１００％（曲線６５）、及び異なる溶媒重量比（５０／５０、曲線６２；６０／４０、曲線６３；７０／３０、曲線６４）の１−ヘキセン及び１−ペンテンの３つの混合物を含んでなる紡糸剤中１８重量％溶液に対する濁り点データのプロットである。
【００３４】
図４は、高密度ポリエチレンの、ｎ−ペンタン１００％（曲線７０）、１−ヘキセン１００％（曲線７３）、及び異なる溶媒重量比（５０／５０、曲線７１；３０／７０、曲線７２）のｎ−ペンタン及び１−ヘキセンの２つの混合物を含んでなる紡糸剤中１８重量％溶液に対する濁り点データのプロットである。
【００３５】
図５は、ポリプロピレンの、１−ペンテン１００％（曲線８１）、及び異なる溶媒重量比（７０／３０、曲線８２；６０／４０、曲線８３）の１−ペンテン及び１−ヘキセンの２つの混合物中１５重量％溶液に対する濁り点データのプロットである。
【００３６】
高密度ポリエチレンは一般に約１７０−２１０℃の温度でフラッシュ紡糸される。ポリプロピレンは約１９０−２３０℃の温度でフラッシュ紡糸される。高密度ポリエチレンに対する濁り点プロットから理解できるように、ｎ−ペンタン及び１−ペンテンは高密度ポリエチレンに対するその溶媒効果に基づいて同様の濁り点曲線を有する。高密度ポリエチレンの１−ヘキセン中溶液は、高密度ポリエチレンの１−ヘキセン中への溶解度が高いために、１−ペンテン中の溶液よりも低い濁り点圧力を有する。現存する装置において１−ヘキセンを含む紡糸剤を用いて高密度ポリエチレンをフラッシュ紡糸する場合、通常フラッシュ紡糸に使用される範囲内の濁り点圧力を得るためには、ペンタン及び／またはペンテンを１−ヘキセンと混合することが好適である。高密度ポリエチレンをフラッシュ紡糸するのに好適な紡糸剤は、全紡糸剤に基づいて３０−７０重量％の１−ヘキセンと残りの７０−３０重量％のｎ−ペンタン及び／または１−ペンテンを含んでなる。ここで使用するようなポリマーに対して表現した重量％は紡糸流体の全重量に基づくものである。
【００３７】
次の非限定的実施例は、本発明の生成物及び方法を例示することが目的であり、いずれの具合にも本発明を制限しない。
【００３８】
実施例
実施例で使用する装置は、マ−シャル（Ｍａｒｓｈａｌｌ）の米国特許第５１２３９８３号に記述されるような逆Ｖ字型邪魔具を付加した公開ＰＣＴ特許願ＷＯ第９８／４４１７６号に記述されるパイロットフラッシュ紡糸装置である。紡糸流体は、紡糸剤及びメルト指数０．７０ｇ／１０分（ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８に従い、１９０℃及び負荷２．１６ｋｇで測定）、密度０．９５８ｇ／ｃｍ3、及び融点約１３２℃を有する高密度ポリエチレン（アラトン（ＡｌａｔｈｏｎR）、イクイスタ−・ケミカルズ（Ｅｑｉｓｔａｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  ＬＰ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ））を連続混合装置で混合することによって調製した。このポリエチレンは、重量で１０００ｐｐｍの熱安定剤ファイバ−スタブ（ＦｉｂｅｒｓｔａｂTM）を含んだ。このファイバ−スタブはチバ−ガイギ−（Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ）社の商標である。ポリマーの濃度は、後に表１に報告する。これは紡糸流体の全重量に基づくポリマーの重量％として計算した。
【００３９】
紡糸流体は、加熱された移動導管を通して、それぞれ２つの紡糸オリフィスを有する３つの二重端紡糸口金組立て具へ供給した。図２は１つの二重端紡糸口金組立て具３０の該略図を示す。これは、紡糸オリフィス３８を２つのレットダウン室のそれぞれの出口に対で有する紡糸口金パック３６を含んでなる。紡糸トンネル１７（図１を参照）は、各紡糸オリフィスの直ぐ下流に位置し、紡糸オリフィスから離れるにつれてトンネルの直径が増す円錐台形をしていた。紡糸オリフィスの直径は、所望の流速を達成するために必要なように、実施例で異なった。紡糸オリフィスは、気体及び繊維材料を、電気モーター４２で駆動される内部に収められた回転ローブ型（ｌｏｂｅｄ）邪魔具４０へ向かわせる。回転する邪魔具は気体及び繊維材料を、一対の配置ジェット５８として、方向Ｍへ移動する捕集ベルト３２へ下降させる。邪魔具はウェッブを約９０Ｈｚで振動させ、約５０ｃｍの幅を有するシートを、接地された移動する青銅ベルト３２に集めた。配置ジェット５８はそれが出口点４６から出るまで空力学的遮蔽具（拡散具）４４で囲まれていて、そのジェットが保護された。
【００４０】
各紡糸口金は、対応する電気的荷電イオンガン４８及び金属標的プレート５０を含む。このイオンガンは２列の互いに同心円的に配列された２３の荷電ニ−ドルからなった（第１列の１２のニ−ドルは半径７．６ｃｍ上に１０°の間隔で、第２列の１１のニ−ドルは半径８．９ｃｍ上に１０°の間隔で存在した）。ニ−ドルの各々は、１００ｋＶ可変の、典型的には５−２０ｋＶに設定された普通の直流電源に結線した。荷電の極性は負であった。荷電ニ−ドルの先端は、標的プレート面から約１．９１ｃｍのところに位置した。標的プレートは接地され、２２．９ｃｍの直径を有した。プレキシフィラメント構造体がイオンガンと標的プレートの間を通過して荷電された後、プレキシフィラメント構造体と輸送気体紡糸剤は約６．３５ｃｍの出口間隙と約１９．６９ｃｍの半径を有する拡散器４４を通過した。拡散器４４の中心の下から移動ベルト３２の表面までの距離「Ｈ」は２５．４ｃｍであった。
【００４１】
用いた気体管理システムは、本明細書に参考文献として引用されるマ−シャルの米国特許第５１２３９８３号に記述されたものと同様であった。図２に示すように、気体管理システムは、パック邪魔具５２及び位置的邪魔具５４を含んでなった。パック邪魔具５２は、捕集ベルト上方の、各二重端紡糸口金組立て具の拡散器４４の間に位置し、下流拡散器よりも上流拡散器の近くに位置し、下流辺  （ｌｅｇ）が上流辺より短い逆「Ｖ字型」の溝を含んでなった。位置的邪魔具５４は、隣る二重端紡糸口金組立て具間の途中にあり、各端で開いた逆「Ｖ字型」の溝を含んでなった。
【００４２】
ウェッブは、移動ベルト上に捕集後にベルトと金属製固めロールとの間に繊維層を通過させることによって固められ、次いで紡糸セルを出、図１に示すように捕集ロールに捕集された。
【００４３】
断らない限り、圧力はｐｓｉｇ単位で報告し、ポリマー濃度は紡糸流体の全重量に基づく重量％として報告する。個々に紡糸流体の重量はポリマーと紡糸剤及びいずれかの添加物の重量を含む。
【００４４】
実施例１−２
実施例１及び２は、不飽和炭化水素１−ヘキセンと１−ペンテン及び飽和炭化水素ｎ−ペンタンの混合物である炭化水素紡糸剤を用いる高密度ポリエチレンのフラッシュ紡糸を例示する。
【００４５】
実施例１で使用した紡糸剤は、１−ヘキセン５４％、１−ペンテン１５％、及びｎ−ペンタン３１％であった。実施例２で用いた紡糸剤は、１−ヘキセン６７％、１−ペンテン２８％、及びｎ−ペンタン５％であった。但しこの％は全紡糸剤に基づく重量％である。
【００４６】
紡糸流体を調製し、上述のようにフラッシュ紡糸した。紡糸口金オリフィスは長さ０．０６４ｃｍ及び直径０．０９５０ｃｍを有した。紡糸トンネルは、各紡糸口金に隣って０．４６ｃｍの直径を有し、０．８４ｃｍの距離にわたって０．６１ｃｍの出口直径まで広がった。紡糸流体の流速（紡糸オリフィス当たりのポリマーのポンド／時で報告）は変化させ、シートの均一指数は各流速に対して計算した。紡糸条件及び均一性データを表Ｉに報告し、図６にグラフで示す。
【００４７】
実施例３
実施例３は、不飽和炭化水素１−ヘキセンと飽和炭化水素ｎ−ペンタンの混合物である炭化水素紡糸剤を用いる高密度ポリエチレンのフラッシュ紡糸を例示する。紡糸剤は、１−ヘキセン６０％及びｎ−ペンタン４０％であった。但しこの％は全紡糸剤に基づく重量％である。
【００４８】
紡糸流体を調製し、上述のようにフラッシュ紡糸した。紡糸口金オリフィスは長さ０．０６４ｃｍ及び直径０．０８５９ｃｍを有した。紡糸トンネルは、各紡糸口金に隣って０．４６ｃｍの直径を有し、０．８４ｃｍの距離にわたって０．６１ｃｍの出口直径まで広がった。紡糸流体の流速（紡糸オリフィス当たりのポリマーのポンド／時で報告）は変化させ、シートの均一指数は各流速に対して計算した。紡糸条件及び均一性データを表Ｉに報告し、図６にグラフで示す。
【００４９】
実施例４
実施例４は、不飽和炭化水素の混合物である炭化水素紡糸剤を用いる高密度ポリエチレンのフラッシュ紡糸を例示する。紡糸剤は、１−ヘキセン６０％及び１−ペンテン４０％であった。但しこの％は全紡糸剤に基づく重量％である。
【００５０】
紡糸流体を調製し、上述のようにフラッシュ紡糸した。紡糸口金オリフィスは長さ０．０６４ｃｍ及び直径０．０８８１ｃｍを有した。紡糸トンネルは、各紡糸口金に隣って０．４６ｃｍの直径を有し、０．８４ｃｍの距離にわたって０．６１ｃｍの出口直径まで広がった。紡糸流体の流速（紡糸オリフィス当たりのポリマーのポンド／時で報告）は変化させ、シートの均一指数は各流速に対して計算した。紡糸条件及び均一性データを表Ｉに報告し、図６にグラフで示す。
【００５１】
対照実施例Ａ
対照実施例Ａは、飽和炭化水素の混合物からなるパラフィン紡糸剤を用いる高密度ポリエチレンのフラッシュ紡糸を例示する。
【００５２】
紡糸剤は、全紡糸剤に基づいてｎ−ペンタン６８重量％及びシクロペンタン３２重量％であった。これを上述のようにフラッシュ紡糸した。紡糸口金オリフィスは長さ０．０６４ｃｍ及び直径０．０９３０ｃｍを有した。紡糸トンネルは、各紡糸口金に隣って０．６１ｃｍの直径を有し、０．８４ｃｍの距離にわたって０．７１ｃｍの出口直径まで広がった。紡糸流体の流速（紡糸オリフィス当たりのポリマーのポンド／時で報告）は変化させ、シートの均一指数は各流速に対して計算した。紡糸条件及び均一性データを表Ｉに報告し、図６にグラフで示す。
【００５３】
対照実施例Ｂ
対照実施例Ｂは、飽和炭化水素の混合物からなるパラフィン紡糸剤を用いる高密度ポリエチレンのフラッシュ紡糸を例示する。本実施例で用いた流速は、飽和炭化水素紡糸剤を使用した時の均一性指数に及ぼす流速の影響を示すために、対照実施例Ａよりも低くした。
【００５４】
紡糸剤は、全紡糸剤に基づいてｎ−ペンタン６８重量％及びシクロペンタン３２重量％であった。これを上述のようにフラッシュ紡糸した。紡糸口金オリフィスは長さ０．０６４ｃｍ及び直径０．０８６９ｃｍを有した。紡糸トンネルは、各紡糸口金に隣って０．４６ｃｍの直径を有し、０．８４ｃｍの距離にわたって０．６１ｃｍの出口直径まで広がった。対照実施例Ａに比べて流速を減じるために、より小さい直径の紡糸口金オリフィスを用いた。紡糸流体の流速（紡糸オリフィス当たりのポリマーのポンド／時で報告）は変化させ、シートの均一指数は各流速に対して計算した。紡糸条件及び均一性データを下の表Ｉに報告し、図６にグラフで示す。
【００５５】
【表１】
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【００５６】
【表２】
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【００５７】
図６にポリマー流速に対する均一性指数としてデータをプロットしてある表Ｉを参照すると、均一性指数はパラフィン紡糸剤で調製した試料に対し、流速と共に増大することが分かる（対照実施例Ａ及びＢ）。これに対し、オレフィン成分を有する紡糸剤で作った試料の場合、均一性指数は示した範囲の流速に対して敏感でなかった。
【００５８】
より低い均一性指数は、シートがより高い均一性指数のシートよりも均一であることを示す。均一性指数は、接地されたベルト３２上の繊維の固定が減少するにつれて増大した。高い均一性指数を有するシートは、点から点への物質及び光透過の変化度の大きいことを示す。低い均一性指数は、点から点への光透過の変化度の小さいことを示す。より低い均一性指数のシートは、繊維の厚さ及び薄さの出現頻度に基づいて、より高い均一性指数から肉眼的に区別できる。
【００５９】
パラフィン紡糸剤を使用する場合、繊維とベルト間のアーク発生はかなりであり、シートの均一性は５０ポンド／時／紡糸オリフィスよりかなり高いポリマー流速において悪化した。高流速において、電気的放電（アーク）は、プレキシフィラメント繊維２４の接地されたベルト３２への移行につれて観察される。電荷の消失と共に、繊維は貧弱に固定され、気体乱流が起こり、シートに厚い部分と薄い部分とが生成する。図６において「Ａ」としてプロットしたシートは、一貫して１９以上の均一性指数を有する。
【００６０】
不飽和炭化水素紡糸剤の使用は、アークが発生する流速を高める。結果として、不飽和炭化水素含有紡糸剤を用いて作ったシートの紡糸中、繊維からベルトへのアークは観察されない。繊維のベルトへの固定はより強くなり、気体の乱流でもたらされる繊維の出現頻度は非常に減じられる。図６に数「１」、「２」、及び「３」としてプロットしたシートは、パラフィンを用いた場合よりも、一貫して低い均一性指数を有する。
【００６１】
本発明の方法において改変及び変化の可能なことは同業者にとって明らかなことであろう。かくして、以上の記述、図面及び実施例に含まれるすべてのことは例示として且つ限定的意味を持たないものとして解釈されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来法によるフラッシュ紡糸装置の断面概略図である。
【図２】  両端フラッシュ紡糸装置の断面概略図である。
【図３】  高密度ポリエチレンの、１−ペンテン１００％、１−ヘキセン１００％、及び１−ヘキセン及び１−ペンテンの３つの混合物を含んでなる紡糸剤中１８重量％溶液に対する濁り点データのプロットである。
【図４】  高密度ポリエチレンの、ｎ−ペンタン１００％、１−ヘキセン１００％、及びｎ−ペンタン及び１−ヘキセンの２つの混合物を含んでなる紡糸剤中１８重量％溶液に対する濁り点データのプロットである。
【図５】  ポリプロピレンの、１−ペンテン１００％及び１−ペンテン及び１−ヘキセンの２つの混合物中１５重量％溶液に対する濁り点データのプロットである。
【図６】  実施例１−４及び対照実施例Ａ及びＢで製造したシートの均一指数の、ポリマー流速に対するプロットである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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