(57)【要約】第一の別個の溶融加工可能なポリマーを第一の押出しオリフィスから押出し、同時に第二の別個の溶融加工可能なポリマーを第二の押出しオリフィスから押出し、該第一及び第二の溶融加工可能なポリマーを押出し後に押出複合フィラメントに融合し、そして該複合フィラメントを多成分メルトブローンファイバーが生成するように高速ガスのジェットを用いて空力学的に細長化することを含んでなる多成分メルトブローンファイバーの製造方法。
2004506099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の溶融加工可能なポリマーを第一の押出しオリフィスから押出し、同時に第二の溶融加工可能なポリマーを第二の押出しオリフィスから押出し、該第一及び第二の溶融加工可能なポリマーを押出し後に押出された複合フィラメントに融合し、そして該押出された複合フィラメントを多成分メルトブローンファイバーが生成するように少なくとも一つの高速ガスのジェットを用いて空気的に細長化することを含んでなる多成分メルトブローンファイバーの製造方法。
【請求項２】
複合フィラメントが複数の高速ガスジェットを用いて細長化される第１項記載の方法。
【請求項３】
複合フィラメントが複数の多成分メルトブローンファイバーが生成するように少なくとも一つの高速ガスのジェットにより破砕される第１項記載の方法。
【請求項４】
第一及び第二の溶融加工可能なポリマーが温度の関数として異る粘度を有する第１項記載の方法。
【請求項５】
第一及び第二の溶融加工可能なポリマーが異る融点及び／又は軟化点を有する第１項記載の方法。
【請求項６】
第一及び第二の溶融加工可能なポリマーが化学的に異るポリマーである第１項記載の方法。
【請求項７】
第一の溶融加工可能なポリマーがポリエステルでありそして第二の溶融加工可能なポリマーがポリエチレンである第６項記載の方法。
【請求項８】
ポリエステルがポリ（エチレンテレフタレート）である第７項記載の方法。
【請求項９】
第１項のメルトブローンファイバーを補集表面上に補集することより製造される不織布。
【請求項１０】
補集表面がスパンボンド不織布である第９項記載の不織布。
【請求項１１】
ダイオリフィスの列のそれぞれが、ダイの入口部分から導入されている少なくとも二つの別個のポリマー供給口、ここで該ポリマー供給口のそれぞれはダイの出口部分に出口開口を有する別々の押出しキャピラリーに連結している、ダイの入口部分から導入されていてそして該ポリマー供給口の横に配置されているガス供給口、ここで該ガス供給口はダイを通して延びていてそして該押出しキャピラリーの出口開口の横に配置されるガスジェットと連結している、を含んでなるダイオリフィスの列を含んでなる溶融ポリマーをメルトブローイングするための押出しダイであって、ここで該押出しキャピラリー出口開口及び該ガスジェットがダイの出口部分においてブローイングオリフィスと連結しているダイ。
【請求項１２】
ダイの入口部分から導入されている少なくとも二つの別々のポリマー供給口、ここで該ポリマー供給口はダイの出口部分において出口開口を有する別々の押出しキャピラリーと連結しており、該別々の押出しキャピラリーは結合オリフィスとして共働している、ダイの入口部分から導入されている少なくとも一つのガス供給口、ここで該ガス供給口はダイを通して延びていてそして該結合オリフィスの出口開口の周りに同心円状に配置されている少なくとも一つのガスジェットと連結している、を含んでなる溶融ポリマーをメルトブローイングするための押出しダイであって、ここで該押出しキャピラリー出口開口及び該ガスジェットがダイの出口部分でブローイングオリフィスと連結しているダイ。
【請求項１３】
押出しキャピラリーが共通の縦方向軸に向かって角度を有する第１１項又は第１２項のいずれかに記載の押出しダイ。
【請求項１４】
押出しダイが少なくとも二つのガスジェットを含んでなりそして押出しキャピラリーとガスジェットが共通の縦方向軸に向かって角度を有する第１１項又は第１２項のいずれかに記載の押出しダイ。
【請求項１５】
押出しダイが少なくとも二つのガスジェットを含んでなりそして押出しキャピラリーが互いに平行でありそしてガスジェットが共通の縦方向軸に向かって角度を有する第１１項又は第１２項のいずれかに記載の押出しダイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は多成分メルトブローンファイバー（ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｍｅｌｔｂｌｏｗｎ　ｆｉｂｅｒｓ）、多成分メルトブローンファイバーウエブ（ｗｅｂ）、及び多成分メルトブローンファイバーを含む複合不織布に関する。本発明のメルトブローンウエブはアパレル、布巾（ｗｉｐｅｓ）、衛生製品、及び医療用ラップ（ｗｒａｐｓ）に好適な複合布に組み込むことができる。
関連文献の記述
メルトブローン法において不織ウエブは溶融ポリマーをダイを通して押出しそして次に得られたファイバーを加熱された高速のガス流を用いて細長化することにより生成される。メルトブローンファイバーからなるウエブの製造において２以上の重合体材料のそれぞれが異った物性を有しそしてメルトブローンウエブの様々な特性に貢献することができる２以上の重合体材料からファイバーを製造することが時に好ましい。このようなファイバーを製造する通常の方法は、凝集性の絡み合ったウエブを生成するためのサイド−バイ−サイド（ｓｉｄｅ−ｂｙ−ｓｉｄｅ）２成分（ｂｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）ファイバーの捕集器上へのメルトブローンを開示する米国特許第６０５７２５６号に記載されるように重合体材料をダイキャビティ中で溶融状態で組合せそして積層多成分ポリマー溶融物として単一の紡糸オリフィスから共に押出す紡糸法によるものである。
【０００２】
しかしながらこの方法は重合体材料の選択において共に良好に紡糸することができるような混和性の制限があるために顕著に制限される。
【０００３】
メルトブローンファイバーは例えばスパンボンド−メルトブローン−スパンボンド（ｓｐｕｎｂｏｎｄ−ｍｅｌｔｂｌｏｗｎ−ｓｐｕｎｂｏｎｄ）（「ＳＭＳ」）複合シートのような複合ラミネートを含む様々な不織布に組込まれてきた。ＳＭＳ複合材において外層は複合材全体の強度に寄与するスパンボンドファイバー層である一方、中心層は遮断特性を付与するメルトブローンファイバー層である。
【０００４】
多成分メルトブローンファイバーを製造するためにより好適でそしてそれぞれの重合体成分の処理条件を個々に最適化することができるメルトブローンファイバー及び対応するメルトブローンウエブの新規な製造方法を開発する必要がある。
本発明の要約
本発明は第一の溶融加工可能なポリマーを第一の押出しオリフィスから押出し、同時に第二の溶融加工可能なポリマーを第二の押出しオリフィスから押出し、該第一及び第二の溶融加工可能なポリマーを押出し後に押出された複合フィラメントに融合しそして多成分メルトブローンファイバーが生成するように該押出された複合フィラメントを高速ガスのジェットを少なくとも一つ用いて空気的に細長化することによりことを含んでなる多成分メルトブローンファイバーの製造方法に関する。
【０００５】
本発明の第二の具体例としてはダイの入口部分から導入されている（ｅｎｔｅｒｉｎｇ）少なくとも二つの別々のポリマー供給口、ダイの出口部分において出口開口を有する別々の押出しキャピラリーと連結している（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎｇ）該ポリマー供給口、結合オリフィス（ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｏｒｉｆｉｃｅ）として共働している（ｃｏｏｐｅｒａｔｉｎｇ）該押出しキャピラリー、ダイの入口部分から導入されている少なくとも一つのガス供給口、ダイを通して延びている少なくとも一つのガスジェットと連結している該ガス供給口及び該結合オリフィスの出口開口の周りに同心円状に配置されている少なくとも一つの該ガスジェットを含んでなる溶融ポリマーをメルトブローイング（ｍｅｌｔｂｌｏｗｉｎｇ）するための押出しダイであって、該押出しキャピラリー出口開口及び該ガスジェットがダイの出口部分でブローイングオリフィスと連結しているダイに関する。
【０００６】
第三の具体例において本発明は、ダイオリフィスの列のそれぞれが、ダイの入口部分から導入されている少なくとも二つの別個のポリマー供給口、ダイの出口部分に出口開口を有する別々の押出しキャピラリーに連結しているそれぞれの該ポリマー供給口、ダイの入口部分から導入されていてそして該ポリマー供給口の横に（ｌａｔｅｒａｌｌｙ）配置されているガス供給口、ダイを通して延びていてそして該押出しキャピラリーの出口開口の横に配置されるガスジェットと連結している該ガス供給口を含んでなるダイオリフィスの列を含んでなり、ここで該押出しキャピラリー出口開口及び該ガスジェットがダイの出口部分においてブローイングオリフィスを連結している溶融ポリマーをメルトブローイングするための押出しダイに関する。
本発明の詳細な説明
本発明は多成分メルトブローンファイバー及び多成分メルトブローンウエブの製造方法に関する。
【０００７】
本明細書において使用される「ポリオレフィン」なる用語は炭素及び水素原子のみからなる大体飽和している開放鎖重合体炭化水素の系列のいずれかを意味することを企図する。典型的なポリオレフィンにはポリエチレン、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モノマーの様々な組合せが含まれる。
【０００８】
本明細書において使用される「ポリエチレン」（ＰＥ）なる用語はエチレンのホモポリマーのみならず少なくとも８５％の繰返し単位がエチレン単位であるコポリマーも包含することを企図する。
【０００９】
本明細書において使用される「ポリエステル」なる用語は少なくとも８５％の繰返し単位がエステル単位の生成により造られた結合を伴う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るポリマーを包含することを企図する。これには芳香族、脂肪族、飽和及び不飽和ジアシド（ｄｉａｃｉｄ）及びジアルコールが含まれる。本明細書において使用される「ポリエステル」なる用語はまたそれらのコポリマー（例えばブロック、グラフト、ランダム及び交互コポリマー）、混合物、及び改質物を包含する。ポリエステルの一般的な例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）である。
【００１０】
本明細書において使用される「メルトブローンファイバー」及び「メルトブローンフィラメント」なる用語は溶融加工可能なポリマーを微細な、通常円形のキャピラリーを通して溶融加工糸又はフィラメントとして高速の加熱ガス（例えば空気）流中に押出すことにより製造されたファイバー又はフィラメントを意味する。高速のガス流は溶融熱可塑性ポリマー材料のフィラメントを細長化しそれらの直径が約０．５乃至１０ミクロンの間にまで減少させる。メルトブローンファイバーは一般に不連続的なファイバーであるがしかし連続的であることもできる。高速のガス流に運ばれるメルトブローンファイバーは一般に補集表面上に堆積し無秩序に分散したファイバーのウエブを形成する。
【００１１】
本明細書において使用される「多成分ファイバー」及び「多成分フィラメント」は少なくとも二つの異ったポリマーから構成されるいずれのフィラメント又はファイバーを意味するがしかし二より多くの異ったポリマーを含有するような製品をも包含するものと理解されるべきである。「異ったポリマー」なる用語は少なくとも二つのポリマーのそれぞれが多成分ファイバーの断面の異った領域でそしてファイバーの長さに沿って配置されていることを意味する。多成分ファイバーは別々のポリマーの領域が形成されないポリマー材料の均一な溶融混合物から押出されたファイバーから区別される。本発明において使用可能な少なくとも二つの異ったポリマー成分は化学的に異るか又はそれらは化学的には同一のポリマーであることができるが、しかし異った物理的性質、例えば固有粘度、溶融粘度、ダイ膨潤、密度、結晶性及び融点又は軟化点を有する。例えば二つの成分は線状低密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンであることができる。少なくとも二つの異るポリマーのそれぞれはそれ自体二つ以上の重合体材料の混合物を含んでいてもよい。多成分ファイバーはまた時折２成分（ｂｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）ファイバーとして言及され、それらは二つの成分から製造されたファイバー並びに二より多くの成分から製造されたファイバーを包含する。本明細書において使用される「２成分ウエブ」又は「多成分ウエブ」という用語は多成分ファイバー又はフィラメントを含んでなるウエブを意味する。本発明において使用される「多成分メルトブローンウエブ」及び「２成分メルトブローンウエブ」という用語は少なくとも二つの異ったポリマー成分を含有するメルトブローン多成分ファイバーを含んでなるウエブを意味し、ここで溶融ファイバーは高速の加熱ガス流により細長化されそして無秩序に分散したファイバーのウエブとして補集表面上に堆積する。
【００１２】
本明細書において使用される「スパンボンド」ファイバーという用語は溶融熱可塑性ポリマー材料が多数の微細な、通常円形の紡糸口金のキャピラリーからフィラメントとして押出され、押出されたフィラメントの直径が延伸により急速に減少することにより製造されるファイバーを意味する。。スパンボンドファイバーは一般に連続的でありそして約５ミクロンより大きい平均直径を有する。スパンボンド不織布又はウエブはスパンボンドファイバーを補集表面、例えばフォラミナス（ｆｏｒａｍｉｎｏｕｓ）スクリーン又はベルト上に無秩序におくことにより製造される。スパンボンドウエブは当該技術分野において既知の方法、例えばホット−ロールキャレンダー又はウエブを昇圧下において飽和蒸気室中を通過させることにより結合させることができる。例えば、ウエブはスパンボンド布にわたって位置する複数の熱結合点において熱的にポイント結合することができる。
【００１３】
本明細書において使用される「不織布、シート又はウエブ」という用語は織布とは反対に特定可能なパターンなしに平面的な材料を形成するために無秩序に配置される個々のファイバー、フィラメント、又は加工糸の構造を意味する。
【００１４】
図１は簡単にするために２成分系を説明する本発明のメルトブローン方法に使用するための本発明の第二の又は第三の具体例に従った押出しダイ又は紡糸ブロックを例示する。別々にコントロールされた複数の押出機（示されず）がダイ１０にポリマー供給口１５ａ及び１５ｂを通して個々の溶融ポリマー流Ａ及びＢを供給し、そこではポリマーは別々の押出しキャピラリー１６ａ及び１６ｂを通過し、それは好適例においては共通の縦軸に向かって個々のポリマー流を方向づけるようにダイ中で角度がつけられる。しかしながら押出しキャピラリーは互いに平行であるが、しかし個々の押出しキャピラリーから排出された後に溶融ポリマー流が合流することが促進されるように互いに十分に近くにあっていてもよい。押出しキャピラリーは好ましくは約１．５ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、より好ましくは約０．５ｍｍ未満の直径を有する。ダイの先端１１中のこれらのキャピラリーの出口はポリマーがブローイングオリフィス３０を通してダイの先端から排出されたときにポリマーの合体が促進されるように配置される。一対の押出しキャピラリー１６ａ及び１６ｂは共同して単一の合体された２成分ポリマー流を形成するために共働することからそれらは集合的に「結合オリフィス（ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｏｒｉｆｉｃｅ）」と呼ばれる。結合オリフィスを通過したポリマー流の押出しにより生成した２成分ファイバーは加熱されたブローイングガスにより細長化され、ここでガスはガス入口２０を通してダイに供給され、そしてガスジェト２１に配給され、それらは押出しキャピラリー１６ａ及び１６ｂの先端を通して排出された溶融ポリマー流の共通の縦軸に向かって角度をつけられている。ガスジェト２１の間の全内角（ｔｏｔａｌ　ｉｎｃｌｕｄｅｄ　ａｎｇｌｅ）αは好ましくは約６０度及び９０度の間である。本方法においては異ったポリマーについて別々にコントロールされた押出機を使用することにより個々のポリマーの押出しを最適化しそしてなお両方のポリマーを含有する単一のファイバーを製造するようにそれぞれのポリマーの処理パラメーター、例えば温度、キャピラリー直径及び押出し圧を個別にコントロールすることが可能である。
【００１５】
図２は図１のダイ１０の断面２の模式的な表現図であり、それは円錐体の平面表面として示されており、押出しキャピラリー出口先端１６ａ及び１６ｂの好適なサイド−バイ−サイド形状を示しており、それは溶融ポリマーフィラメントを結合オリフィスの出口の周りに同心円状に配置されているガスジェト２１により形成された逆円錐状の高速ガス中に配給する。
【００１６】
図３は押出しダイ１０を通した本発明の方法の操作を説明する図１の説明図である。ポリマーＡ及びＢは別々に押出し口１５ａ及び１５ｂを個々に通して供給され、そして押出しキャピラリー１６ａ及び１６ｂに導入される。ポリマーＡの押出されたフィラメント４０ａ及びポリマーＢの押出されたフィラメント４０ｂは押出しキャピラリー先端から排出され、そこにおいてガスジェト２１により造られた力の横方向成分は二つのポリマーを２成分フィラメント４０に合体させることを促進させるように作用すると考えられる。ほとんど同時にガスジェト２１により造られた力の縦方向成分は延伸された２成分フィラメントの直径が約１０ミクロン以下に減少するようにフィラメントを細長化又は延伸するように作用する。２成分フィラメントはブローイングオリフィス３０から排出されるときに破壊され多数の微細な不連続の２成分メルトブローンファイバー４１を形成してもよい。
【００１７】
図４は図２と同様に、２成分芯／鞘（ｓｈｅａｔｈ−ｃｏｒｅ）ファイバーを製造するように修正された本発明の第二の具体例に従ったダイ１０の他のデザインの模式的表現図である。この具体例ではポリマーＡは中央の押出しキャピラリー１６ｃから押出されそしてポリマーＢはキャピラリー１６ｃの先端の周りに同心円状に配置されている円曲したスロット１６ｄを通して排出され、一連の押出しキャピラリーを通して押出される。この具体例では結合オリフィスは中央の押出しキャピラリー１６ｃ及び円曲スロット１６ｄを含んでなる。複数の加熱ガスジェト２１が結合オリフィスの周りに同心円状に配置されている。他の選択肢としてガスジェト２１は結合オリフィスと同心円である環により置換することができる。
【００１８】
図５は本発明の第三の具体例に従った図１に示されたダイ１０の出口の末端図であり、ここでそれぞれがキャピラリー出口１６ａ及び１６ｂを含んでなる一連の結合オリフィスが一列に配置されていてそして溶融ポリマーはスロット２１を通して排出されるガスジェト中に押出され、これらは併せてブローイングオリフィス３０を形成する。ポリマー流が結合ダイオリフィスのそれぞれから排出されるとき、それらはダイ１０の長さ方向に延びる多成分メルトブローンフィラメントのカーテンを形成する。
【００１９】
図６は図５で記載したダイの他のデザインである。二つの垂直にエッチングされた（ｅｔｃｈｅｄ）ダイプレート、６０及び６０’が固体プレート６４により分離されており、かくして別個の押出しキャピラリー６２ａ及び６２ｂを形成する。本図には示されていないガスジェトはダイプレート６０及び６０’の側面に隣接して配置されている。
【００２０】
当業者は押出しキャピラリーの構成及び形状は様々な理由により様々に変形することができることを理解するであろう。プロセスを例えばダイの先端にパイ−スライス（ｐｉｅ−ｓｌｉｃｅ）形状の切断面に機械加工することによりパイ形状成分断面を有する実質的に円形の断面を有するファイバーを製造するように２以上のポリマー成分を配給し適応させることができる。同様に当業者は製造規模においては許容可能な不織ウエブ又は不織布を製造するように補集表面の完全なカバーを得るために多くの押出機／ダイ装置（紡糸ブロック（ｓｐｉｎ　ｂｌｏｃｋｓ））を使用する必要があるであろうことを理解するであろう。
【００２１】
本発明の方法を実施する利点は異るポリマー成分に対して押出しパラメーターを別個に制御することができる点にある。それぞれ異るポリマーが異る押出機を通して配給されるために、一つのポリマー成分が他のポリマー成分と顕著に異る物理的特性、例えば固有粘度、溶融粘度、ダイ膨潤、又は融点／軟化点を有する場合、押出しパラメーター、例えば温度、圧力、そして押出しキャピラリーの直径さえそれぞれのポリマーのための押出しに適応させそして最適化するために変化させることができる。
【００２２】
従来法においてはポリマーがダイからメルトが排出される前に組合される場合は二つのポリマーメルト間の界面が存在する。この界面は直接コントロールされずそしてプロセスの様々なファクターにより影響を受けることがある。この界面のコントロールの欠如により発生することがある二つの顕著な問題の例には１）二つの類似するポリマーを使用する場合はポリマーが混合し始めるにつれて界面が拡散し始め、そしてそのために２成分ファイバーというよりはむしろメルトブレンドファイバーとなる、そして２）もしポリマーが顕著に異る溶融粘度を有する場合、より高い溶融粘度を有するポリマーがダイ中のメルトに与えられたスペースの不釣り合いに大きな割合を占め始め、それらがダイから排出されるにつれて二つのメルトの速度にミスマッチが生じやすくなり、ポリマーメルトはそれぞれ界面に沿って滑って通過することができ、そのために紡糸に問題が生じやすくなる。二つのポリマーがダイから排出されるまで分離し続ける場合、メルトは直接コントロールされそして上述の問題は回避される。
【００２３】
本発明の方法に有用な溶融加工可能なポリマーには溶融加工することができるいずれのポリマー、例えば熱可塑性プラスチックス、例えばポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、例えばナイロン−タイプポリマー、ウレタン、ビニルポリマー、例えばスチレン−タイプポリマー、フルオロポリマー、例えばエチレン−テトラフルオロエチレン、弗化ビニリデン、フッ素化エチレン−プロピレン、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）等が含まれることが理解されるべきである。本発明の２成分メルトブローンファイバー及び２成分メルトブローンウエブを製造するために好適なポリマーの組合せはポリエチレンとポリ（エチレンテレフタレート）である。好ましくはポリエチレンは少なくとも１０ｇ／１０分のメルトインデックス（ＡＳＴＭＤ−１２３８に従って２．１６ｋｇで１９０℃で測定）、約１２０℃乃至１４０℃の溶融範囲の上限、そして０．８６乃至０．９７ｇ／ｃｍ３の範囲の密度を有する線状低密度ポリエチレンである。２成分ポリエチレン／ポリ（エチレンテレフタレート）メルトブローンファイバーを含んでなるメルトブローンウエブは特に放射線殺菌可能なために医療用最終用途のための不織布に有用である。２成分ポリエチレン／ポリ（エチレンテレフタレート）メルトブローンウエブは典型的にはこのような最終用途において使用される場合は、強度、柔らかさ、通気性、及び遮断性の良好なバランスを有する複合ラミネートを与えるためにスパンボンド層と結合させることができる。２成分ポリエチレン／ポリ（エチレンテレフタレート）メルトブローンファイバーはまたメルトブローン単一成分ポリエチレン又はポリ（エチレンテレフタレート）ファイバーよりも良好な特性を有すると信じられている。本発明の後−合体（ｐｏｓｔ−ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ）紡糸プロセスに有用な他の好適なポリマーの組合せにはポリプロピレン／ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（ヘキサメチレンジアミンアジパミド）／ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（ヘキサメチレンジアミンアジパミド）／ポリプロピレン、及びポリ（ヘキサメチレンジアミンアジパミド）／ポリエチレンが含まれる。幾つかの熱硬化性ポリマーはもしそれらが本発明のプロセスの間溶融状態を保つならば本発明の方法に使用することができることが期待される。
【００２４】
通常、ファイバーは補集表面、例えば移動ベルト又はスクリーン、布幕、又は他の繊維質層上に堆積する。ガス排出機器、例えばサクションボックスをファイバーの堆積及びガスの除去を補助するために補集機器の下に配置してもよい。メルトブローイングにより製造されたファイバーは一般に約０．５乃至約１０ミクロンの範囲の有効直径（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ）を有する高いアスペクト比の不連続なファイバーである。本明細書において使用される不規則な断面を有するファイバーの「有効直径」は同一の断面積を有する仮想の円形なファイバーの直径と等値である。メルトブローンウエブは好ましくは約２乃至４０ｇ／ｃｍ２、より好ましくは５乃至３０ｇ／ｃｍ２、そしてもっとも好ましくは１２乃至３５ｇ／ｃｍ２の基本重量を有する。
【００２５】
理論に拘束されることは望まないが、ガスジェットは多成分フィラメントをより微細なフィラメントに破砕し、又は分裂させることができると信じられている。得られたフィラメントはそれぞれのフィラメントが実質的にメルトブローンファイバーの長さにわたって、例えばサイド−バイ−サイド形状で少なくとも二つの別々のポリマー成分から構成されている多成分フィラメントを含むと信じられている。破砕されたフィラメントの一部は多成分ファイバーが個々の単成分ファイバーに分割されることによりただ一つのポリマー成分を含有することができると信じられている。多成分メルトブローンフィラメントの２以上の別個のポリマー成分間の分割可能性の度合いは所望の個々のポリマー領域間の接着強度を得られるように重合体成分を選択することにより制御することができる。
【００２６】
本発明の多成分メルトブローンウエブのファイバーは典型的には約０．５ミクロン乃至１０ミクロン、そしてより好ましくは約１乃至６ミクロン、そして最も好ましくは約２乃至４ミクロンの有効直径を有する不連続ファイバーである。多成分メルトブローンウエブは本明細書の図に示されているような押出しダイを組み込んだ紡糸ブロックから同時に紡糸された少なくとも二つのポリマーから製造される。メルトブローン多成分ウエブのファイバーの形状は好ましくは所望のウエブ特性によりそれぞれ個々の重合体成分が約１０乃至９０体積％の量で存在していて、れぞれのファイバーの長さの大部分にわたって伸びていてそして結合されている、ほとんどのファイバーが二つのサイド−バイ−サイドポリマー成分から構成される、そ２成分サイド−バイ−サイド配置である。他の選択肢として２成分ファイバーは一つのポリマーが他のポリマーに囲まれている芯／鞘配置を有するか、２以上の異ったポリマーのパイ形状スライスの断面を有する円形であるか又は他の通常の２成分ファイバー構造を有することができる。より好適な具体例において、補集表面上のメルトブローンファイバー間の結合を増強するようにより低い溶融ポリマーがファイバーの表面部分に配置される。
【００２７】
本発明の好適例に従うと、低い固有粘度のポリエステルポリマー及びポリエチレンをメルトブローンウエブ製造機器を用いてメルトブローン２成分ウエブを製造するために組合せる。低粘度ポリエステルは好ましくは約０．５５ｄｌ／ｇ未満、好ましくは約０．１７乃至０．４９ｄｌ／ｇ、より好ましくは約０．２０乃至０．４５ｄｌ／ｇ、最も好ましくは約０．２２乃至０．３５ｄｌ／ｇ（上記ＡＳＴＭＤ２８５７を使用して測定）の固有粘度を有するポリ（エチレンテレフタレート）を含んでなる。二つのポリマーＡ及びＢは溶融され、濾過されそして次に紡糸ブロック中に秤量導入される。溶融ポリマーは紡糸ブロック中の別々の押出しキャピラリーを通して押出されそしてオリフィスを通して紡糸ブロックから排出され、そこでそれらはガスジェトから排出されるガスと接触しそして互いに接触させられ、そして縦方向（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ）に細長化されて高アスペクト比ファイバーが生成する。メルトブローン２成分ファイバーは加熱ガスジェトにより破砕されて不連続なファイバーを生成してもよいがしかしそれらは連続的なファイバーであることもできる。好ましくはガスジェトは所望のサイド−バイ−サイドファイバー断面を生成する。
【００２８】
上述の多成分メルトブローンウエブを組込んだ複合不織布は多成分メルトブローンファイバーを異るシート材料、例えばスパンボンド布、織布、又は発泡体上に補集することによりインラインで製造することができる。これらの層は当該技術分野において知られている方法、例えば熱、超音波、及び／又は接着結合により合体させることができる。メルトブローン層及び他の織物又はシート層は好ましくはそれぞれ層を熱的に、例えば熱ポイント結合（ｔｈｅｒｍａｌ　ｐｏｉｎｔ　ｂｏｎｄｉｎｇ）により結合することができるように適合性のある重合体成分を含有する。例えば好適な具体例においては複合ラミネートは、メルトブローンウエブとスパンボンドウエブのそれぞれが少なくとも一つの実質的に類似するか又は同一のポリマーを含むものから構成される。別法として複合シートの層を個々に製造しそして後に組合せて結合することにより複合シートを製造することができる。２以上のスパンボンドウエブ製造装置を併せて使用して異った単一成分の又は多成分のファイバーのブレンドから構成されるウエブを製造することができることもまた考慮される。同様に２以上のメルトブローンウエブ製造装置を複数のメルトブローン層を有する複合シートを製造するために併せて使用することができることが考慮される。さらに様々なウエブ製造装置で使用されるポリマーが互いに異って要ることができることが考慮される。ただ一つのスパンボンド層と一つの微細なメルトブローンファイバー層を有する複合シートを製造することが望まれる場合に第二のスパンボンドウエブ製造装置のスイッチを切るか又は装置を除去することができる。
【００２９】
必要によりフッ素化学的なコーティングを繊維表面の表面エネルギーを減少させ、そして其ゆえに液体の透過に対する布の抵抗を増加させるために複合不織ウエブに塗布することができる。例えば、織物は液体に対する遮断、そして特に低表面張力液に対する遮断を改善するために局部的な（ｔｏｐｉｃａｌ）仕上げ処理により処理することができる。多くの局部的な仕上げ処理法が当該技術分野においてよく知られており、そして噴霧塗布、ロールコーティング、発泡塗布、ディップ−スクイーズ塗布等が含まれる。典型的な仕上げ剤成分にはＺＯＮＹＬ（Ｒ）フルオロケミカル（デラウエア州ウイルミントンのデユポン社から販売）、又はＲＥＰＥＡＲＬ（Ｒ）フルオロケミカル（ニューヨーク州ニューヨークのミツビシから販売）が含まれる。局部仕上げ処理方法は織物の製造の際にインラインで又は別個のプロセス段階で行うことができる。別法としてこのようなフルオロケミカルは溶融物に添加剤としてファイバー中に混入して紡糸することも又可能である。
試験方法
上記の記述及び以下の実施例において様々な記録される特性及び物性を測定するために以下の試験方法が用いられた。ＡＳＴＭはＡｍｅｒｉｃａｎ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓを意味する。
【００３０】
ファイバー直径は光学顕微鏡を用いて測定されそして平均値がミクロン単位で報告される。それぞれのメルトブローンサンプルについて約１００個のファイバーの直径を測定しそして平均化した。
【００３１】
基本重量は織物又はシートの単位面積当りの質量の測定値でありそして参照のために本明細書に編入されるＡＳＴＭＤ−３７７６により測定されそしてｇ／ｍ２で報告される。
【００３２】
本明細書において使用されるポリエステルの固有粘度は２５容積％のトリフルオロ酢酸及び７５容積％の塩化メチルを用いて３０℃でキャピラリー粘度計を使用してＡＳＴＭＤ−２８５７に従って測定される。
【００３３】
フラジヤー（Ｆｒａｚｉｅｒ）空気透過性はシートの表面間のある特定の圧力差下でシートを通過する空気流の測定値であり、そして参照のために本明細書に編入されるＡＳＴＭＤ７３７に従って行われそしてｍ３／分／ｍ２で報告される。
【００３４】
【実施例】
スパンボンドの外層に挟まれたメルトブローンファイバーの内層を含んでなる複合シートを実施例１乃至４で製造した。同一のスパンボンドの外層がこれらの実施例のそれぞれにおいて使用されそして芯鞘断面を有する２成分ファイバーから構成された。
【００３５】
スパンボンド層は、２０重量％のＡＳＰＵＮ６８１１ＡＬＬＤＰＥと８０重量％のＡＳＰＵＮ６１８００−３４ＬＬＤＰＥ（両方ともダウから市販されている）の混合物である２７ｇ／１０分のメルトインデックス（１９０℃の温度でＡＳＴＭＤ−１２３８に従って測定された）を有する線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）とデユポンからＣｒｙｓｔａｒ（Ｒ）４４４９ポリエステルとして市販されている０．５３ｄｌ／ｇの固有粘度を有するポリ（エチレンテレフタレート）の２成分ファイバーから製造された。ポリエステル樹脂を使用前に１８０℃の温度で結晶化しそして１２０℃の温度で水分含有量が５０ｐｐｍ未満になるまで乾燥した。別々の押出機中でポリエステルを２９０℃に加熱しそしてポリエチレンを２８０℃に加熱した。ポリマーを押出し、濾過しそして２９５℃に維持されそして芯／鞘フィラメント断面を与えるように設計されている４０００孔／メートル（パック中２０１６孔）を有する２成分紡糸ブロックに秤量導入した。ポリマーは紡糸口金を通して紡糸されポリエチレン鞘とポリ（エチレンテレフタレート）芯を有する２成分フィラメントが製造された。紡糸ブロックキャピラリー当りの全ポリマー処理量は１．０ｇ／分であった。ポリマーはファイバーの重量を基準として３０％ポリエチレン（鞘）及び７０％ポリエステル（芯）のフィラメントを与えるように秤量された。フィラメントを二つの対向する冷却ボックスから１２℃の温度で１ｍ／秒の速度で供給される冷却空気を用いた１５インチ（３８．１ｃｍ）の長さの冷却ゾーン中で冷却した。フィラメントは紡糸ブロックのキャピラリー開口の下に２６インチ（６６．０ｃｍ）の間隔を有する空力延伸ジェット中を通過しそこでフィラメントは延伸される。得られるより細く、より強力な実質的に連続な真空吸引を使用してフィラメントは１８６ｍ／分の速度で移動する回収ベルト（ｌａｙｄｏｗｎ　ｂｅｌｔ）の上に堆積し０．６オンス／ヤード２（２０．３ｇ／ｍ２）の基本重量を有するスパンボンドウエブが生成した。ウエブ中のファイバーは約１１ミクロンの平均直径を有した。得られたウエブを輸送のために軽く接着するように１００℃の温度で１００Ｎ／ｃｍのニップ圧のポイントボンディングパターンを使用して二つの熱結合ロールの間を通過させた。軽く結合されたスパンボンドウエブをロール上で回収した。それぞれの実施例のメルトブローン層の製造は下記に記載する。
【００３６】
実施例１乃至４において２成分スパンボンドウエブを移動ベルト上に巻出しそして移動するスパンボンドウエブ上にメルトブローン２成分ウエブを置くことにより複合不織シートを製造した。スパンボンドウエブの二番目のロールを巻出しそしてスパンボンド−メルトブローンウエブの上に置いてスパンボンド−メルトブローン−スパンボンド複合不織ウエブを製造した。複合ウエブは彫刻オイル加熱金属キャレンダーロールと平滑オイル加熱金属キャレンダーロールの間で加熱結合された。両方のロールは４６６ｍｍの直径を有した。彫刻ロールは０．４６６ｍｍ２のポイントサイズ、０．８６ｍｍのポイント深さ、１．２ｍｍのポイント間隔及び１４．６％の結合領域を有するダイアモンドパターンを有するクロムでコーティングされた非焼入鋼表面を有した。平滑ロールは焼入鋼表面を有した。複合ウエブは１２０℃の温度、３５０Ｎ／ｃｍのニップ圧及び５０ｍ／分のライン速度で結合された。結合された複合シートがロール上で回収した。それぞれの複合不織シートの最終の基本重量はおおよそ５８ｇ／ｍ２であった。
実施例１〜４
これらの実施例ではメルトブローン２成分ウエブを後−合体メルトブローン法を使用して製造した。２成分ファイバーは０．５３の固有粘度及び約１５００ｐｐｍの水分含有量を有するデュポン社から市販されるＣｒｙｓｔａｒ（Ｒ）ポリ（エチレンテレフタレート）、及び１００ｇ／１０分のメルトインデックス（ＡＳＴＭＤ−１２３８に従って測定）を有しダウ社からＡＳＰＵＮ６８０６として市販される線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）を用いてサイド−バイ−サイド配置で製造した。ポリエチレンポリマーを４５０°Ｆ（２３２℃）に加熱しそしてポリエステルポリマーを別の押出機中で５７２°Ｆ（３００℃）に加熱した。二つのポリマーを別々に押出し、濾過しそして図６に示されたダイの先端形状を有する２成分紡糸ブロックに秤量導入した。ダイは、０．２ｍｍの半径を有する平行な溝６２ａ及び６２ｂが形成されている垂直にエッチングされた（ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｅｔｃｈｅｄ）二つのプレート６０及び６０’から形成された。二つのプレートは二つのポリマー流が押出しキャピラリーから排出されるまで分離されているように２ミルの厚さの固体プレート６４により分離されていた。ポリマー流の一つは溝６２ａにより形成されたキャピラリーを通して供給されそして他のポリマー流は溝６２ｂにより形成されたキャピラリーを通して供給された。押出しキャピラリーの出口孔は約２１インチ（５３ｃｍ）の長さを有するダイの先端の長さにわたって３０孔／インチの間隔があった。紡糸ブロックダイは５７２°Ｆ（３００℃）に加熱されそしてポリマーは表１に与えられたポリマーマスフロー速度でキャピラリーを通して紡糸された。細長化のための空気を３１０℃の温度に加熱しそして二つの１．５ｍｍの幅の空気チャネルを通して空気圧９ｐｓｉ（６２ｋＰａ）で供給した。二つの空気チャネルはキャピラリー開口のおおよそ２１インチ（５３ｃｍ）ラインの長さにわたって続いており、キャピラリーのラインのそれぞれの側の一つのチャネルはキャピラリーの開口から１．５ｍｍ離れていた。空気チャネルのそれぞれはプレート６４の平面に対して４５度の角度に方向づけられていて、空気チャネルの軸は押出しキャピラリーの出口に向かって収束されており、空気チャネルの間の内角は合せて９０度である。ポリエチレン及びポリ（エチレンテレフタレート）ポリマーは紡糸ブロックに二つの異る押出機を使用して供給された。押出機から排出された時のポリエチレンの温度は２６５℃でありそしてポリ（エチレンテレフタレート）の温度は２９５℃であった。紡糸ブロックに供給されるポリマーのマスフロー速度はそれぞれの実施例において異っていてそれは表１に示される。フィラメントは５２ｍ／分の速度で移動する形成スクリーン上で回収されそしてその上部表面はメルトブローンウエブを製造するためにダイの先端の末端から５．５インチ（１４．０ｃｍ）下に位置しており、製造されたウエブは次にロール上で補集された。それぞれの実施例のメルトブローンウエブの基本重量は１１．７ｇ／ｍ２であった。
実施例５
エクイスター社からＧＡ５９４として市販されている１３５ｇ／分のメルトインデックス（ＡＳＴＭＤ−１２３８に従って測定）を有する線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）成分及びヂュポン社からＣｒｙｓｔａｒ（Ｒ）ポリエステル（Ｍｅｒｇｅ４４４９）として市販されている０．５３の固有粘度を有するポリ（エチレンテレフタレート）成分を用いてメルトブローン２成分ウエブが製造された。ＬＬＤＰＥ及びポリ（エチレンテレフタレート）ポリマーを別個の押出機中でそれぞれ２６０℃及び３０５℃に加熱された。二つのポリマーは別々に押出されそして二つの独立したポリマーディストリビューターに秤量導入された。それぞれのデイストリビューターから排出された平面に位置する溶融流は独立して濾過されそしてＬＬＤＰＥを押出すための第一の孔のセットとポリ（エチレンテレフタレート）を押出すための第二の孔のセットの二つの独立した線状の孔のセットを有する２成分メルトブローンダイを通して押出された。孔はそれぞれのＬＬＤＰＥ紡糸オリフィスがポリ（エチレンテレフタレート）紡糸オリフィスの近傍に位置するように一対に配置され、それぞれの一対の紡糸オリフィスは結合オリフィスとして共働し、結合オリフィスの直線列がダイの先端の長さにわたって形成された。それぞれの結合オリフィスを形成する一対のオリフィスはそれぞれの対になっている両方のオリフィスの中心を通過するラインが孔の対の直線列の方向と垂直となるように配置されていて、対となっている２つの孔の中心点がダイの先端の頂点に位置している。ダイは５４．６ｃｍのライン中に配置されている６４５対のキャピラリー開口を有した。ダイは３０５℃の温度に加熱されそしてＬＬＤＰＥ及びポリ（エチレンテレフタレート）はそれぞれ０．１６ｇ／孔／分及び０．６４ｇ／孔／分の処理量で紡糸された。細長化のための空気は３０５℃に加熱されそして１．５ｍｍの幅の二つの空気チャネルから５．５ｐｓｉの圧力で供給された。二つの空気チャネルはキャピラリー開口の５４．６ｃｍラインの長さにわたって続いており、キャピラリーのラインのそれぞれの側の一つのチャネルはキャピラリーの開口から１．５ｍｍ離れていた。ＬＬＤＰＥとポリ（エチレンテレフタレート）は２０重量％のＬＬＤＰＥと８０重量％のポリ（エチレンテレフタレート）の２成分メルトブローンウエブを供給するためにそれぞれ紡糸パックに６．２ｋｇ／時間と２４．８ｋｇ／時間の速度で供給された。ウエブは、ダイと補集器との距離が２０．３ｃｍで移動する形成スクリーン上でメルトブローンウエブを製造するためにメルトブローンファイバーを補集することにより製造され、メルトブローンファイバーはロールに巻取られた。メルトブローンウエブは１．５オンス／ヤード２（５０．９ｇ／ｍ２）の基本重量を有しそしてサンプルのフラジヤー（Ｆｒａｚｉｅｒ）空気透過率は８６ｆｔ３／分／ｆｔ２（２６．２ｍ３／分／ｍ２）であった。
比較例
本例は二つのポリマー流がダイの先端から排出される以前に合流する２成分メルトブローンウエブの製造を例証する。二つのポリマー流が押出機キャピラリー中で接触するように図６に示される固体プレート６４が除去された以外実施例１乃至４と同一のポリマー及び紡糸装置が使用された。ポリマー温度及びマスフロー速度、ダイ温度、空気圧及び温度は実施例１で使用されたものと同一であった。メルトブローンウエブは１７ｇ／ｍ２の基本重量を有した。
【００３７】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法に従った不織布において使用するためのメルトブローンファイバーを製造するために使用される、本発明の第二の具体例のダイ又は本発明の第三の具体例の単一のダイオリフィスの横方向の断面の概要図である。
【図２】本発明の第二の具体例における図１のダイの断面２の模式的な表現図である。
【図３】本発明の方法における使用の図１のダイの説明図である。
【図４】図１で説明した本発明の第二の具体例に従ったダイの他のデザインの模式的な表現図である。
【図５】図１に従ったダイの本発明の第三の具体例の出口の末端図である。
【図６】本発明の第三の具体例に従ったダイの他のデザインの出口の末端図である。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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