(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパンボンドウェブ層とメルトブローウェブ層とからなる合成繊維不織構造第１帯と、
前記合成繊維構造第１帯に近接して置かれた合成繊維不織構造第２帯と、
前記第１及び第２帯の間に挟まれた短繊維第３帯と、
を含み、
前記第１帯の前記メルトブローウェブ層が前記第３帯に面するように配置され、前記第１及び第２帯の少なくとも一部分が水圧交絡により前記第３帯と絡み合わされている
ことを特徴とする布地。
【請求項２】
スパンボンドウェブ層とメルトブローウェブ層とからなる合成繊維不織構造第１帯と、
スパンボンドウェブ層とメルトブローウェブ層とからなり、前記合成繊維構造第１帯に近接して置かれた合成繊維不織構造第２帯と、
前記第１及び第２帯の間に挟まれた短繊維第３帯と、
を含み、
前記第１帯の前記メルトブローウェブ層と前記第２帯の前記メルトブローウェブ層とが前記第３帯に面するように配置され、前記第１及び第２帯の少なくとも一部分が水圧交絡により前記第３帯と絡み合わされている
ことを特徴とする布地。
【請求項３】
前記短繊維第３帯は、パルプ繊維を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の布地。
【請求項４】
前記短繊維第３帯は、ステープル繊維を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の布地。
【請求項５】
前記短繊維第３帯は、パルプ繊維及びステープル繊維を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の布地。
【請求項６】
前記第３帯は、粒子状物質を含むことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の布地。
【請求項７】
前記第１及び第２合成繊維構造帯は、絡み合わされる前に予結合されることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の布地。
【請求項８】
前記合成繊維構造第１帯は非捲縮繊維を含むことを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の布地。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、一般に水圧で交絡された複合不織布に関し、より具体的には、連続フィラメントと繊維状構成要素とを包含し、少なくとも３つの層を持つ水圧で交絡された布地及びその製造方法に関する。
【０００２】
（背景技術）
水圧で交絡された不織布は、ティーバッグ、医療用ガウン、掛け布、カバー材、食品業務、及び、工業用拭き布などの多くの用途を持つ。水圧で交絡された不織布の１つの型は、セルローズ繊維層を挟む２つのけん縮したスパンボンド層を含んでもよい。この布地は、主に洗濯できる衣類材料としての使用を意図したものである。
この布地は、衣類材料としての適用において利点を持っているが、例えば、工業用拭き布などの、耐磨耗性を要する適用においては不十分な点を持つ。従って、この布地を工業用拭き布として使用すると、過剰の糸くず粒子をもたらし、繊維の耐久性も比較的低い。他の欠点は、この布地の製造では、水圧交絡加工の後、結合段階を要することである。この余分な工程は、この布地のコストを高くする可能性があり、すなわち、工業用拭き布としてのその必要性を減じる。
従って、改良された耐磨耗性を持つ少なくとも３層からなる不織布への要望があり、水圧交絡加工後の追加の結合段階が要らないことが必要である。
【０００３】
定義
本明細書で用いられる、「含む」という用語は、全体の１つの部分又は複数の部分を意味するが、他の部分を排除するものではない。すなわち、「含む」という用語は、開いた言い方であって、説明された部材又は構造の存在を要求するが、他の部材又は構造の存在を排除しない。「含む」という用語は、「持つ」という用語と同じ意味であり、これらと交換可能である。
本明細書で用いられる、「機械方向」という用語は、材料を形成する間に繊維が堆積する形成表面の移動方向を意味する。
本明細書で用いられる「交差機械方向」という用語は、機械方向と直交する前記形成表面と同じ平面内の方向を意味する。
【０００４】
本明細書で用いられる、「帯」という用語は、周囲又は隣接する部分から明確に区切られた領域又は区域を意味する。
本明細書で用いられる、「合成繊維構造」という用語は、石油留出物、又は、再生又は修正セルローズ材料などの人工材料から作られた繊維構造を意味する。ほとんどの例において、合成繊維構造は、一般に約０．０１メートルより大きい長さを持つ。合成繊維構造の例には、石油留出物繊維、又は、レーヨン（登録商標）の商品名で販売される製品などの半合成再生セルローズ繊維構造を持つ不織ウェブが含まれる。
【０００５】
本明細書で用いられる「不織ウェブ」という用語は、個々の繊維が識別可能に繰返す方式でないマトリックスを形成するように編み込まれた構造を持つウェブを意味する。不織ウェブは、これまで、当業者に既知の様々な方法、例えばメルトブロー法、スパンボンド法、湿式形成法、及び、様々な結合梳毛ウェブ処理などにより形成されてきた。
本明細書で用いられる「スパンボンドウェブ」という用語は、複数の細かい通常円形の毛細管から、溶融された熱可塑性材料をフィラメントとして押出すことによって形成されるウェブを言うものであり、その押出されたフィラメントの直径は、例えば、流体延伸又は他のよく知られたスパンボンド機構により急速に縮小される。スパンボンド法不織ウェブの製造は、例えば、アッペル他の米国特許第４、３４０、５６３号に示されている。
【０００６】
本明細書で用いられる「メルトブローウェブ」という用語は、溶融した熱可塑性材料を複数の細かい通常円形のダイ毛細管から、溶融した繊維として高速の気体流（例えば空気）中に押し出し、この気体流が溶融熱可塑性材料の繊維をこれらの直径にまで細くすることにより形成される繊維を持つウェブを意味する。その後メルトブロー繊維は、高速の気体流で運ばれて集積面に堆積し、ランダムに分散した繊維のウェブが形成される。このメルトブロー法はよく知られ、様々な特許や出版物中に記載されており、それらには、本明細書において参照文献として援用されている、Ｖ．Ａ．ヴェント、Ｅ．Ｌ．ブーン、及び、Ｃ．Ｄ．フルハーティによる米国科学発明参考図書館（ＮＲＬ）報告第４３６４号「超微細有機繊維の製造」、Ｋ．Ｄ．ローレンス、Ｒ．Ｔ．ルーカス、及び、Ｊ．Ａ．ヤングによるＮＲＬ報告第５２６５号「超微細熱可塑性繊維の形成のための改良された装置」、及び、１９７４年１１月１９日にブンティン他に付与された米国特許第３、８４９、２４１号に記載されている。
【０００７】
本明細書で用いられる「短繊維」という用語は、約０．０１メートルより短い長さを持つ任意の繊維を言う。
本明細書で用いられる「ステープル」という用語は、フィラメントから切り出された繊維を言う。いずれの型のフィラメント材料もステープルの形成に用いることができる。例えば、綿、レーヨン、羊毛、ナイロン、ポリプロピレン、及び、ポリエチレンテレフタレートが使用できる。ステープルの例示的な長さは、約４センチメートルから約２０センチメートルであり得る。
本明細書で用いられる「フィラメント」という用語は、大きい縦横比を持つ繊維を言う。
【０００８】
本明細書で用いられる「非捲縮の」という用語は、米国試験材料学会（ＡＳＴＭ）試験法Ｄ−３９３７−９４に従って測定してカールしていない合成繊維を言い、１つの繊維に２つ未満の捲縮を持つものとして定義される。
本明細書で用いられる「セルロース」という用語は、化学式（Ｃ5Ｈ10Ｏ5）nを持ち、酸素結合により脱水グルコースが結合して基本的に線形である長い分子鎖を形成している天然炭水化物高分子（多糖類）を言う。天然のセルローズ源には、落葉樹や針葉樹、綿花、亜麻、アフリカハネガヤ、トウワタ、麦わら、黄麻、大麻、及び、バガスが含まれる。
本明細書で用いられる「パルプ」という用語は、例えば、熱的、化学的、及び／又は、機械的処理などの処理により加工されたセルロースを言う。
【０００９】
本明細書で用いられる「熱可塑性材料」という用語は、高温に曝されると軟化し室温に冷却されると最初の状態に戻る高分子を言う。この性質を示す天然物には、生ゴム及び様々なワックス類が含まれる。他の一般的な熱可塑性材料には、スチレンオリマーやそのコポリマー、アクリル類、ポリエチレン、ポリプロピレン、ビニル類、ナイロン類が含まれる。
本明細書で用いられる「非熱可塑性材料」という用語は、上記「熱可塑性材料」の定義の範囲に収まらない任意の材料を言う。
本明細書で用いられる「テーバー磨耗指数」という用語は、本明細書に記載されるように、ＡＳＴＭ試験手順Ｄ−３８８４−９２に実質的に従って試験され報告される値を言う。
【００１０】
本明細書で用いられる「機械方向引張り強度」（以後「ＭＤＴ」としても示される）は、ティー・エイ・ピー・ピー・アイ（ＴＡＰＰＩ）試験手順Ｔ−４９４  ｏｍ−８８に実質的に従った、機械方向で試料が破断するまで加えられた力を言い、グラム重として報告し得る。
本明細書で用いられる「横手方向引張り強度」（以後「ＣＤＴ」としても示される）は、ＴＡＰＰＩ試験手順Ｔ−４９４  ｏｍ−８８に実質的に従った、横手方向で試料が破断するまで加えられた力を言い、グラム重として報告し得る。
本明細書で用いられる「坪量」（以後「ＢＷ」としても示される）の用語は、ＡＳＴＭ試験手順Ｄ−３７７６−９６、オプションＣに従って評価される試料の単位面積当たりの重量を言い、１平方メートル当たりのグラム重として報告し得る。
【００１１】
本明細書で用いられる「ゲージ長さ」という用語は、取付点の間で測定される、一般にセンチメートルで報告される試料長さを言う。例として、布地試料は、１対の掴み具で緊張して把持される。一般的に約７．６又は１０．２センチメートルである掴み具の間の最初の距離が試料のゲージ長さである。
本明細書で用いられる「延伸パーセント」という用語は、本明細書に記載されるように測定される値を言う。
本明細書で用いられる「かぎ裂き強度」という用語は、本明細書に記載されるように、ＴＡＰＰＩ試験手順Ｔ４９４  ｏｍ−８８にほぼ従って測定される値を言う。
【００１２】
（発明の開示）
本発明は、上記の問題及び必要性に取り組むものであり、合成繊維構造第１帯、合成繊維構造第２帯、及び、短繊維第３帯を含む布地を提供することを目標とする。合成繊維構造第１帯は、スパンボンドウェブ層及びメルトブローウェブ層を含むことができる。合成繊維構造第２帯は、合成繊維構造の第１帯に近接して置かれ、そして短繊維第３帯は、実質的に第１及び第２帯の間に置かれる。第１及び第２帯の少なくとも一部は、第３帯に絡み合されることが必要である。
加えて、短繊維第３帯は、パルプ繊維、ステープル、粒子状物質、及び、１つ又はそれ以上のそれらの組合せを含むことができる。更に、第２帯は、スパンボンドウェブ層及びメルトブローウェブ層を含むことができる。更にまた、第１及び第２帯は、絡み加工される前に予結合されてもよい。
【００１３】
他の実施形態においては、短繊維第３帯は、複数のセルロース材料層を含むことができる。合成繊維構造第２帯は、合成繊維構造第１帯に近接して置かれ、そして短繊維の第３帯は、実質的に第１及び第２帯の間に置かれてよい。第１及び第２帯の少なくとも一部は、第３帯に絡み合されることが必要である。
更に、短繊維第３帯は、３つのセルロース材料層を含むことができる。加えて、短繊維第３帯は、パルプ繊維及びステープル、又は、粒子状物質を含むことができる。更にまた、第１及び第２帯は、スパンボンドウェブ層及びメルトブローウェブ層を含むことができる。
【００１４】
本発明の更なる実施形態は、布地の製造工程であり得る。この工程は、予結合された合成繊維構造第１帯を準備する段階、合成繊維構造第２帯を準備する段階、及び、短繊維の第３帯を準備する段階を含むことができる。第３帯は、実質的に第１及び第２帯の間に配置されることができる。第１及び第２帯は、水圧交絡加工されることが必要である。
更に加えて、短繊維第３帯は、パルプ繊維、ステープル、又は、パルプ繊維及びステープルを含むことができる。更にまた、第２帯は、スパンボンドウェブ層及びメルトブローウェブ層を含むことができる。
更なる実施形態において、布地は、実質的にＡＳＴＭ試験手順Ｄ−３８８４−９２に従ったテーバー磨耗値において約３以上の値を持ち得る。
【００１５】
更に、短繊維第３帯は、パルプ繊維、ステープル、パルプ繊維及びステープル、及び、粒子状物質を含むことができる。第１層は、不織ウェブ層であることが必要であり、不織ウェブ層は、スパンボンドウェブ層であることが更に必要である。それのみならず、第１層及び第２層は、絡み加工の前に予結合されてもよい。
本発明の別の実施形態は、短繊維を持ち、５回の洗浄・乾燥サイクル後の重量損失が約６パーセントより少ない布地であり得る。
更に別の実施形態において、第１帯は、非捲縮繊維を含むことができる。
更にまた別の実施形態において、布地は、予結合された合成繊維構造の第１帯を含んでもよい。
【００１６】
（発明を実施するための最良の形態）
図１及び図２を参照すると、布地１０は、３つの帯、すなわち、合成繊維構造第１帯２０、合成繊維構造第２帯４０、及び、短繊維第３帯６０を含む。各帯２０、４０、及び、６０は、異なった層を作っているが、これらの帯２０、４０、及び、６０自身は複数の層を含むことができる。第１帯２０及び第２帯４０は、不織ウェブであることが必要であり、スパンボンドウェブであることが更に必要である。これらの帯２０及び４０は、布地１０に強度、耐久性、及び、耐磨耗性をもたらす。短繊維第３の帯６０は、木材パルプ又はステープル、又は、両方の混合物であり得る。第３帯６０は、布地１０に吸収性及び柔軟性をもたらす。３つの異なった層が布地１０内に存在するが、別々の帯２０、４０、及び、６０の間には、若干の混合が起こっている。
【００１７】
第１及び第２合成繊維帯又は層２０及び４０は、１平方メートル当たり約１２から約５０グラム（以後「ｇｓｍ」で示す）の坪量を持ち得る。更には、第１及び第２合成繊維帯又は層２０及び４０は、約２０ｇｓｍから約２７ｇｓｍの坪量を持ち得る。第３の短繊維帯又は層６０は、約２８ｇｓｍから約１６５ｇｓｍの坪量を持ち得る。また更には、短繊維層６０は約８０ｇｓｍから約１３１ｇｓｍの坪量を持ち得る。加えて、短繊維層６０は約９０ｇｓｍから約１２５ｇｓｍの坪量を持ち得る。
【００１８】
代わりに、合成繊維層２０及び４０は、全布地１０の重量の約１０から約７０重量パーセントの範囲であってもよく、従って、短繊維層６０は、全布地１０の重量の約９０から約３０重量パーセントの範囲であり得る。更に、合成繊維層２０及び４０は、布地１０の合計重量の約２９から約３３重量パーセントの範囲であってもよく、従って、短繊維層６０は、布地１０の合計重量の約７１から約６７重量パーセントの範囲であり得る。また更に、布地１０の合計坪量は、約５２ｇｓｍから約２５０ｇｓｍの範囲であり得る。加えて、布地１０の合計坪量は、約９０ｇｓｍから約１７５ｇｓｍの範囲であり得る。
合成繊維層２０及び４０は、短繊維、長繊維、合成繊維、天然繊維、粒子状物質、結合剤、及び、充填剤など、他の材料の混合物を含むことができる。更にまた、短繊維層６０は、一般に０．０１メートルを超える長さを持つ長繊維、合成繊維、天然繊維、粒子状物質、結合剤、及び、充填剤などの他の材料の混合物を含むことができる。
【００１９】
図３に示されるように、本発明の代わりの実施形態は、３つの帯、すなわち、合成繊維構造第１帯１２０、合成繊維構造第２帯１４０、及び、短繊維第３帯１６０を含む布地１００である。この目標とする実施形態において、帯１２０及び１４０は、不織ウェブを含み、詳細には、各々、第１のスパンボンドウェブ層１２４及び第１のメルトブローウェブ層１２８、第２のスパンボンドウェブ層１４４及び第２のメルトブローウェブ層１４８を更に含む。層１２４及び１４４は強度、耐久性、及び、耐磨耗性を布地１０にもたらし、一方、層１２８及び１４８は、第３帯１６０からの材料を閉じ込めることにより綿くずの発生を防ぎ、布地１００の材料の剥がれ落ちを防止する。短繊維第３帯１６０は、単一層１６４として示されているが、これもまた、２層、３層、又は、それ以上の分離した短繊維材料の層とされてよい。短繊維層１６４は、木材パルプ又はステープル、又は両方の混合物であり得る。第３層１６４は、布地１００に吸収性及び柔軟性をもたらす。５つの異なった層１２４、１２８、１４４、１４８、及び、１６４が布地１００内に存在するが、それら別々の層１２４、１２８、１４４、１４８、及び、１６４の間には若干の混合が起こってもよい。
【００２０】
第１及び第２のスパンボンドウェブ層１２４及び１４４は、約１２ｇｓｍから約３４ｇｓｍの坪量を持ち得る。更に、スパンボンドウェブ層１２４及び１４４は、約１４ｇｓｍから約２７ｇｓｍの坪量を持ち得る。短繊維層１６４は、約２８ｇｓｍから約１６５ｇｓｍの坪量を持ち得る。また更に、短繊維層１６４は、約９０ｇｓｍから約１１３ｇｓｍの坪量を持ち得る。加えて、第１及び第２のメルトブローウェブ層１２８及び１４８は、約２ｇｓｍから約３４ｇｓｍの坪量を持ち得る。また更に、第１及び第２のメルトブローウェブ層１２８及び１４８は、約７ｇｓｍから約２０ｇｓｍの坪量を持ち得る。
【００２１】
代わりに、合成繊維層構造層、すなわち、層１２４、１２８、１４４、及び、１４８は、布地１００の合計重量の約１３から約７１重量パーセントの範囲であってもよく、従って、短繊維層１６４は、布地１００の合計重量の約８７から約２９重量パーセントの範囲であり得る。更には、層１２４、１２８、１４４、及び、１４８は、布地１００の合計重量の約１５から約６６重量パーセントの範囲であってもよく、従って、短繊維層１６４は、布地１００の合計重量の約８５から約３４重量パーセントの範囲であり得る。また更には、層１２４、１２８、１４４、及び、１４８は、布地１００の合計重量の約３０から約４５重量パーセントの範囲であってもよく、従って、短繊維層１６４は、布地１００の合計重量の約７０から約５５重量パーセントの範囲であり得る。
【００２２】
加えて、本発明は、布地１００の帯２００及び４００におけるスパンボンド及びメルトブロー層１２４、１２８、１４４、及び、１４８の間の重量パーセントを変化させることを意図している。スパンボンド層１２４及び１４４は、帯１２０及び１４０の重量の約８３から約５７重量パーセントの範囲であってよく、従って、メルトブローウェブ層１２８及び１４８は、帯１２０及び１４０の重量の約１７から約４３重量パーセントの範囲であり得る。更に、層１２４及び１４４は、帯１２０及び１４０の重量の約７５から約６７重量パーセントの範囲であってよく、従って、メルトブローウェブ層１２８及び１４８は、帯１２０及び１４０の重量の約２５から約３３重量パーセントの範囲であり得る。また布地１００の合計坪量は、約６０ｇｓｍから約２５０ｇｓｍの範囲であり得る。更に、布地１００の合計坪量は、約９０ｇｓｍから約１５０ｇｓｍの範囲であり得る。
【００２３】
合成繊維層１２０及び１４０は、短繊維、長繊維、合成繊維、天然繊維、粒子状物質、結合剤、及び、充填剤など、他の材料の混合物を含むことができる。更にまた、短繊維層１６０は、一般に０．０１メートルを超える長さを持つ長繊維、合成繊維、天然繊維、粒子状物質、結合剤、及び、充填剤などの他の材料の混合物を含むことができる。
両方の布地１０及び１００は、様々な用途に使用できるが、特に、洗濯可能な工業用拭き布、カバー材料、及び、衣類材料として有用である。加えて、これらのスパンボンド、メルトブロー、及び、短繊維の層の特別な組合せが布地１０及び１００について開示されているが、更に以下で詳述されるように、他の層の組合せも使用してよいことを理解されたい。
布地１０又は１００の製造工程の１つの実施形態が図４に示されている。この工程２００は、ウェブ形成及び水圧交絡加工装置２０４、及び、乾燥装置２４２を含む。装置２０４は、セルロース材料２１８などの短繊維材料を供給するためのヘッドボックス２１２、供給ロール２２８及び２３０、多孔布２３４、マニフォルドユニット２３６、及び、真空装置２３８を含む。
【００２４】
セルロース材料２１８は、様々な木材又は非木材パルプであり得る。好適なセルロース材料には、北方及び南方針葉樹クラフト、サザンパイン、レッドシダー、米栂、ユーカリ、クロトウヒ、及び、それらの混合物が含まれる。本発明のために好適な市販されている例示的なセルロース繊維には、米国テキサス州ダラス所在のキンバリー・クラーク・コーポレーションから商品名ロングラック（Ｌｏｎｇｌａｃ）−１９（ＬＬ−１９）として入手できるものが含まれる。ＬＬ−１９は、完全漂白北方針葉樹クラフトパルプ（約９５重量％トウヒ）に僅かの量の完全漂白北方広葉樹（主にアスペン）が入ったものである。ＬＬ−１９の平均繊維長さは、概略１．０７ミリメートルである。好適なセルロース材料は、１００パーセントのＬＬ−１９、又は、５０重量パーセントのＬＬ−１９及び５０重量パーセントの南方針葉樹クラフトの混合物のいずれかであることが必要であろう。セルロース繊維は、熱、化学、及び／又は、機械的などの処理により改質されてもよい。再構成及び／又は合成セルロース繊維が用いられ、及び／又は、これらを繊維状セルロース材料の他のセルロース繊維に混合され得ることが考えられている。繊維状セルロース材料はまた、セルロース材料及び１つ又はそれ以上の非セルロース材料との複合材料であり得る。更にまた、超吸収体などの粒子状物質、弾性繊維、可裂繊維、単成分フィラメント、又は、複成分フィラメントをセルロース材料に組み込むことができる。加えて、ステープル、熱可塑性材料、又は、ラテックスを耐磨耗性増強のために加えることができる。繊維状セルロース複合材料の記述は、例えば、米国特許第５、２８４、７０３号に見ることができる。
【００２５】
セルロース材料２１８は、約２８ｇｓｍから約１６５ｇｓｍの坪量を持ち得る。更に、セルロース材料２１８は、約８０ｇｓｍから約１３１ｇｓｍの坪量を持ち得る。
セルロース材料２１８に用いられるパルプ繊維は、精砕されなくてもよく、又は、様々な精製の程度に砕かれてもよい。小量の湿潤強度樹脂、及び／又は、樹脂の結合剤を強度及び耐磨耗性を向上させるために加えることができる。有用な結合剤及び湿潤強度樹脂には、ハーキュレス・ケミカル・カンパニーから入手できるカイミーン（ＫＹＭＥＮＥ）５７７Ｈ樹脂、及び、アメリカン・サイアナミド・インコーポレーテッドから入手できるパレッツ（ＰＡＲＥＺ）６３１樹脂が含まれる。架橋剤、及び／又は、水和剤がパルプ繊維に加えられてもよい。非常に目の開いた又は緩い不織繊維状ウェブが必要であれば、パルプ混合物に脱結合剤が加えられ、紙の結合度合いが減少される。１つの例示的脱結合剤は、ペンシルバニア州コンショホッケン所在のクエーカー・ケミカル・カンパニーからクエーカー２００８の商品名で入手できる。
供給ロール２２８及び２３０は、合成繊維構造２２４及び２２６を装置２０４に供給できる。それらの材料は、例えば、キンバリー・クラーク・コーポレーション製のスパンボンドウェブなどのスパンボンドウェブ、又は、布地１００について上記で説明したようなスパンボンド／メルトブローウェブの複合体であり得る。
【００２６】
図４を参照すると、合成繊維構造帯２２４及び２２６は、既知の連続フィラメント不織体押出工程により形成でき、例えば、それらは、既知の溶媒紡糸又は溶融紡糸工程であり、最初に貯蔵されずに直ちに供給ロール２２８又は２３０上に通される。連続フィラメント不織基材２２６は、スパンボンド工程により形成された連続溶融紡糸の不織ウェブが好ましい。スパンボンドフィラメントは、任意の溶融紡糸可能なポリマー、コポリマー、又は、それらの混合から形成されてよい。例えば、スパンボンドフィラメントは、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、Ａ−Ｂ及びＡ−Ｂ−Ａ'ブロックコポリマー、及び、エチレンと例えば酢酸ビニル、不飽和脂肪族モノカルボン酸、及び、そのようなモノカルボン酸のエステルなど少なくとも１つのビニルモノマーとのコポリマー、から形成されてもよい。ここで、Ａ及びＡ'は、熱可塑性末端ブロックであり、Ｂは、エラストマー中間部ロックである。それらのポリマーは、例えば顔料、酸化防止剤、流動促進剤、安定剤、及び、それらの類似物などの添加材料を組み込むことができる。
【００２７】
フィラメントは、２成分又は多成分材料から、できれば、さや／芯型配列で形成することができ、それにより捲縮を防ぐことができる。本発明のフィラメントは、外側層の耐磨耗性を強化するために、非捲縮である必要がある。
フィラメントがポリオレフィンから形成される場合、不織基材２２６は、約１２ｇｓｍから約３４ｇｓｍの坪量を持ち得る。より詳細には、不織基材２２６は、約１０ｇｓｍから約３５ｇｓｍの坪量を持ち得る。
不織連続フィラメント基材２２６の耐磨耗性を向上させる１つの特性は、約３０パーセント未満の全結合面積、及び、１平方メートル当たり約１５５０００結合より大きい均一結合密度を持つことである。３０パーセント未満の結合面積を持つことは、セルロース材料との水圧交絡加工を可能にし、一方、１平方メートル当たり１５５０００結合を超える結合密度を持つことは、緩い繊維の結合を助け、それらにより耐磨耗性が向上する。例えば、不織連続フィラメント基材２２６は、約２パーセントから約３０パーセント（通常の光学顕微鏡法により測定される）の全結合面積、及び、１平方メートル当たり約３８７０００から約７７５０００ピン結合の結合密度を持つことができる。
【００２８】
このような全結合面積と結合密度との組合せは、連続フィラメント基材２２６を、平滑なアンビルロールに完全に接触した時に約３０パーセント未満の全結合表面積をもたらす１平方メートル当たり約１５５０００を超える結合を持つピン結合パターンと結合することにより達成し得る。結合パターンは、１平方メートル当たり約３８７０００から約５４２０００ピン結合のピン結合密度、及び、約１０パーセントから約２５パーセントの平滑アンビルロールに接触した時の全結合表面積を持つことが必要である。例示的結合パターンが図９に示されている。この結合パターンは、１平方メートル当たり約４７４０００ピン結合のピン結合密度を持つ。各ピンは、約０．０００６４メートルの長さの辺を持つ正方形の結合表面を形成する。ピンが平滑なアンビルローラに接触した時、約１５．７パーセントの全結合面積が作り出される。坪量の大きい基材は、一般にこの値に近い結合面積を持つ。坪量がより少ない基材は、一般により少ない結合面積を持つ。図１０は、別の例示的結合パターンである。図１０のパターンは、１平方メートル当たり約４３１０００ピン結合のピン結合密度を持つ。各ピンは、長さ約０．０００８９メートルの２つの平行な辺（そして０．０００５１メートル離れている）、及び、２つの対向する半径約０．０００１９メートルの凸形辺を持つ結合表面を形成する。ピンが平滑なアンビルローラに接触した時、約１７．２パーセントの全結合面積が作り出される。図１１は、他の例示的結合パターンである。図１１のパターンは、１平方メートル当たり約１６００００ピン結合のピン結合密度を持つ。各ピンは、約０．００１１メートルの長さの辺を持つ正方形の結合表面を形成する。ピンが平滑なアンビルローラに接触した時、約１６．５パーセントの全結合面積が作り出される。
【００２９】
上記において、ピン結合は、熱結合ロールにより作られるが、本発明は、最小の全結合面積でフィラメントが緩むことが防止できる任意の結合形態を考える。例えば、熱結合、及び／又は、ラテックス含浸は、最小の結合面積で目標とするフィラメント束縛を準備するのに使用できる。加えて、熱結合は、溶融結合可能な熱可塑性繊維の使用を含むことができる。代わりに、及び／又は、それに加えて、樹脂、ラテックス、又は、接着剤は、不織連続フィラメントウェブに例えば噴霧又は印刷によって塗布され、更に乾燥されて目標とする結合をもたらすことができる。
多孔布２３４は、様々な寸法及び形態で形成でき、それには、メッシュサイズが約４線／センチメートル（以後「ｃｍ」と簡略される）×約４線／ｃｍから約５０線／ｃｍ×約５０線／ｃｍの単一平面のメッシュが含まれる。また、多孔布２３４は、ポリエステル材料から構築してもよい。７つの例示的な成形布は、アルバニー・エンジニア・ファブリック・ワイヤ製の商品名１４Ｃ、１６Ｃ、２０Ｃ、１０３−ＡＭ、１２Ｃ、９０ＢＨ、及び、ＦＴ−１４布地である。これら７つの布地の特性は、下記の表１に示される。
【００３０】
（表１）布地特性
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【００３１】
マニフォルドユニット２３６は、３つのマニフォルド２３６ａから２３６ｃを持ち、縦列のジェットを発生させることができるが、用いられるマニフォルドの数は他の数でもよい。各マニフォルド２３６ａから２３６ｃは、１つの横列のオリフィスを備えてよく、そのオリフィスは、１ｃｍ当たり約１６個となるような間隔を置いて配置し得る。各オリフィスの直径は、約０．１５ミリメートルである。マニフォルド２３６ａから２３６ｃは、メイン州ビドフォード所在のバルメット・ハニコーム・インコーポレーテッドから入手できる。
図４に示される本発明に従って、パルプ等の短繊維の懸濁物がヘッドボックス２１２により、流し樋２１４を経て成形布２１６上に堆積する。懸濁物は、通常の製紙工程に一般的な任意の濃度に希釈されてもよい。例えば、懸濁物は、約０．１から約１．５重量パーセントのパルプ繊維を含むことができる。懸濁物から水分が除かれて均一な帯又は層であるセルロース材料２１８が形成される。次に、セルロース材料２１８は、各々、供給ロール２２８及び２３０から巻き解かれる２つの合成繊維構造帯又は層２２４及び２２６の間に置かれ、これにより構造２３２が形成される。
【００３２】
構造２３２を形成した後、それは、水圧交絡加工のために多孔布２３４上に置かれる。水圧交絡加工は、当業技術で既知であり、例えば、本明細書において参照文献として援用されている、エバンスに付与された米国特許第３、４８５、７０６号で好適な水圧交絡加工が開示されている。
マニフォルドユニット２３６からの、一般的には水である流体ジェットによる構造２３２の処理は、構造２３２の各層を交絡させる。マニフォルドユニット２３６のオリフィスから出る水は、約７、０００、０００パスカルから約３４、０００、０００パスカルの範囲である。代わりに、その水は、約１１、０００、０００から約１２、０００、０００パスカルであり得る。多孔布２３４及び成形布２１６は、約０．９１メートル／分から約６１０メートル／分で移動し得る。上記圧力の高い方の範囲において、複合布地は、より高速で加工できると考えられる。代わりに、布２３４及び布２３６は、約０．９１メートル／分から約１６．４メートル／分で移動し得る。
【００３３】
流体ジェットは、多孔布２３４に支持されている合成繊維構造２２４及び２２６を短繊維又はセルロース材料層２１８と合わせて交絡し、組み合わせる。マニフォルドユニット２３６における多孔布２３４の下に直接置かれた真空装置２３８は、水圧交絡加工布地２４０から液体を抜き取る。
図４では、構造２３２の一方の側のみからの水圧交絡加工による布地２４０の生成が示されているが、両方の側から水圧交絡加工することが必要である。例えば、本明細書において参照文献として援用されている、グリーズバック他に付与された米国特許第５、５８７、２２５号は、そのような工程を記述している。布地２４０の第２の側面は、上記の第１の側面と同様な工程条件で水圧交絡加工できる。
必要であれば、柔軟剤の塗布にも使用されるパルパー染色などの方法又は真空飽和塗布機２６０を用いて染色がインラインで行われ、その装置及び工程は、本明細書において参照文献として援用されている、クリーブランド他に付与された米国特許第５、４８６、３８１号、及び、クリーブランド他に付与された米国特許第５、５７８、１２４号に開示されている。更に、着色された帯２２４及び２２６をインライン染色と組み合わせて、又は、インライン染色なしで使用してもよい。
【００３４】
インライン染色の後、水圧交絡加工布地２４０は、差動速度ピックアップロール２５４により乾燥装置２４２に運ばれる。必要な乾燥装置の１つは、通常の通気乾燥回転ドラムである。代わりに、通常の真空型ピックアップ装置及び輸送布を用いてよい。必要であれば、乾燥操作に運ぶ前に布地２４０を湿式しぼ寄せしてもよい。乾燥装置２４２は、貫通孔２４６を持つ外側回転式シリンダ２４４であってもよく、これは、貫通孔２４６を吹き抜けた熱空気を受け入れる外部フード２４８と組み合わされる。通気乾燥ベルト２５０が布地２４０をシリンダ２４４の上方を通って運ぶ。シリンダ２４４外側面の貫通孔２４６を通過する加熱強制空気が布地２４０から水を除去する。強制空気の温度は、約２００°から約５００゜Ｆの範囲であり得る。他の有用な通気乾燥法及び装置を用いることもでき、それらの方法及び装置は、例えば、本明細書において参照文献として援用されている、米国特許第２、６６６、３６９号及び第３、８２１、０６８号に記載されている。圧縮乾燥運転も同様に布地２４０の乾燥に用い得ると考えられている。更にまた、赤外線放射、ヤンキー乾燥機、スチーム缶、真空脱水、マイクロ波、及び、超音波エネルギーなど、他の例示的な装置及び方法も用いることができる。
【００３５】
本発明の１つの目標とする形態は、水圧交絡加工後の付加的な結合のない３つの帯又は層を持つ布地の製造である。本発明者は操作の特定理論に固執するべきではないが、水圧交絡加工の前に熱的又は化学的に予結合され得る合成繊維構造帯の高い強度が、強固な高水圧交絡加工を可能にすると信じられている。強固な水圧交絡加工により様々な帯の間の高度な結合が得られ、後結合処理の必要性が排除される。
乾燥複合布地２５２に選択された特性を与えるため、仕上げ処理、及び／又は、後処理工程を用いることが必要である。例えば、布地２５２は、軽く又は強くカレンダーロールでプレスされ、しぼ寄せ又はけば立てすることができ、均一な外観、及び／又は、特定の触感特性がもたらされる。代わりに、及び／又は、それに加えて、布地２５２に例えば接着剤又は染料を加える等の化学的後処理が加えられてよい。複合布地２５２は、ラテックス、乳剤、防炎剤、及び／又は、結合剤で飽和又は含浸され得ると考えられている。例えば、複合布地２５２は、熱活性化結合剤で処理されてもよい。
【００３６】
本発明の１つの態様において、布地２４０は、例えば、活性炭、粘土、でん粉、及び、超吸収材料などの様々な材料を含むことができる。例えば、これらの材料は、セルロース材料の懸濁物２１８に加えることができる。またこれらの材料を流体ジェット処理の前に合成繊維構造帯又はセルロース材料２１８に直接堆積させてもよく、流体ジェットの働きでこれらの材料が布地２４０内に組み込まれる。代わりに、及び／又は、これに加えて、これらの材料は、流体ジェット処理後に複合布地に加えることができる。超吸収体材料が繊維状材料の懸濁物に加えられるか、又は、水ジェット処理の前に繊維状材料の層に加えられる場合、その超吸収体は、湿式形成、及び／又は、水ジェット処理段階の間は不活性であってその後活性化できることが必要であり、このことは、本明細書において参照文献として援用されている、エバンス他に付与された米国特許第３、５６３、２４１号に開示されている。マコーマック他に付与された米国特許第５、３２８、７５９号に開示された超吸収体は、水ジェット処理後、乾燥の直前に複合布地に加えることができる。
【００３７】
図５から図８は、布地を作る様々な水圧交絡加工法を概略で示したものである。以下に示す工程は、別に示されなければ、工程２００について記載されたものと同様な設備を用いることができる。例えば、後述される各マニフォルドユニットは、先に工程２００について説明したように、３つのマニフォルドを含むことが必要である。ヘッドボックス、及び、成形及び多孔布など、ほとんどの構成要素が示されていないが、これらの工程は、本発明の開示を見れば当業者が容易に再現できる。加えて、１つ又はそれ以上の短繊維層について後述することができるが、合成繊維含量に対する短繊維含量の全体比率は、先に布１０及び１００について記載されたものとほぼ同様である。更に、後述の工程の成形布及び多孔布は約０．９１メートル／分から約１６．４メートル／分で操作される必要があるが、マニフォルドユニットの流体圧力に基づく、より高い速度が考えられている。加えて、乾燥及びエンボス加工などの水圧交絡加工後の操作や改質は、全て工程２００について記載されたのと同様なものが下記の工程についても使用できる。
【００３８】
図５を参照すれば、水圧交絡加工工程３００は、合成繊維構造第１層３１０、合成繊維構造第２層３２０、及び、短繊維第３層３２０の水圧交絡加工を含むことができる。これらの層３１０、３２０、及び、３３０は、結合されて複合体を形成し、次にマニフォルドユニット３４０の側を通されて、約１１、０００、０００パスカルから約１２、０００、０００パスカルの範囲の流体で水圧交絡加工される。複合体の１つの側面が水圧交絡された後、層３１０、３２０、及び、３３０は、ローラ３３５の側を通され、これにより、複合体の第２の側面がマニフォルドユニット３５０に向けられる。第２側面は、約１１、０００、０００パスカルから約１２、０００、０００パスカルの範囲の流体で水圧交絡加工される。層３１０、３２０、及び、３３０を連続的に加工する代わりに、工程２００について先に記載したように、これらの層が一括段階で加工されてもよい。この工程３００は、短繊維層又は帯３３０を挟み込んだ２つの合成繊維構造層又は帯３１０及び３２０を持つ布地を製造できる。
【００３９】
図６を参照すれば、水圧交絡加工工程４００は、合成繊維構造第１層４１０、合成繊維構造第２層４２０、短繊維第３層４３０、及び、短繊維第４層４４０を水圧交絡加工する段階を含むことができる。層４２０及び４４０は、マニフォルドユニット４８０を通過して、約９、１００、０００パスカルの流体で水圧交絡加工される。更に、層４１０及び４３０は、マニフォルドユニット４６０の側を通されて、約９、１００、０００パスカルの流体で水圧交絡加工される。その後、水圧交絡加工層４１０及び４３０は、ローラ４３５の側を通され、層４３０が層４４０に隣接して置かれる。次に、層４１０、４２０、４３０、及び、４４０がマニフォルドユニット４７０の側を通されて、層４１０、４２０、４３０、及び、４４０は、約１１、０００、０００パスカルから１２、０００、０００パスカルの範囲の流体で水圧交絡加工される。工程４００は、単一の短繊維帯を形成する２つの短繊維層４３０及び４４０を挟み込んだ２つの合成繊維構造層又は帯４１０及び４２０を持つ布地を形成できる。この工程４００は、３つのマニフォルドユニット４６０、４７０、及び、４８０を用いて層４１０、４２０、４３０、及び、４４０を連続的に加工すると説明してきたが、代わりに、これらの層が一括段階で加工できることを理解されたい。
【００４０】
図７を参照すると、水圧交絡加工工程５００は、合成繊維構造第１層５１０、合成繊維構造第２層５２０、短繊維第３層５３０、及び、短繊維第４層５４０を水圧交絡加工する段階を含むことができる。層５１０及び５３０は、マニフォルドユニット５５０の側を通されて、約９、１００、０００パスカルの流体で水圧交絡加工される。その後、水圧交絡加工層５１０及び５３０は、ローラ５３５の側を通され、層５３０が層５４０に隣接して置かれる。次に、層５１０、５２０、５３０、及び、５４０がマニフォルドユニット５６０の側を通されて、これにより、層５１０、５２０、５３０、及び、５４０が約１１、０００、０００パスカルから約１２、０００、０００パスカルの範囲の流体で水圧交絡加工される。工程５００は、単一の短繊維帯を形成する２つの短繊維層５３０及び５４０を挟み込んだ２つの合成繊維構造層又は帯５１０及び５２０を持つ布地を形成できる。この工程５００は、２つのマニフォルドユニット５５０及び５６０を用いて層５１０、５２０、５３０、及び、５４０を連続的に加工すると説明してきたが、代わりに、これらの層が一括段階で加工できることを理解されたい。
【００４１】
図８を参照すると、水圧交絡加工工程６００は、合成繊維構造第１層６１０、合成繊維構造第２層６２０、短繊維第３層６３０、短繊維第４層６４０、及び、短繊維第５層６５０を水圧交絡加工する段階を含むことができる。層６２０及び６４０は、マニフォルドユニット６７０の側を通されて、約９、１００、０００パスカルの流体で水圧交絡加工される。加えて、層６１０及び６３０は、マニフォルドユニット６６０の側を通されて、約９、１００、０００パスカルの流体で水圧交絡加工される。その後、水圧交絡加工層６１０及び６３０は、ローラ６３５の側を通され、それらの層６１０及び６３０が反転される。第５の短繊維層６５０が第４層６４０の上に置かれる。反転層６３０及び６１０は、層６２０、６４０、及び、６５０と組み合わされる。次に、層６１０、６２０、６３０、６４０、及び、６５０は、マニフォルドユニット６８０の側を通されて、層６１０、６２０、６３０、６４０、及び、６５０が約１１、０００、０００パスカルから約１２、０００、０００パスカルの範囲の流体で水圧交絡加工される。工程６００は、単一の短繊維帯を形成する３つの短繊維層６３０、６４０、及び、６５０を挟み込んだ２つの合成繊維構造層又は帯６１０及び６２０を持つ布地を形成できる。この工程６００は、３つのマニフォルドユニット６６０、６７０、及び、６８０を用いて層６１０、６２０、６３０、６４０、及び、６５０を連続的に加工すると説明してきたが、代わりに、これらの層が一括段階で加工できることを理解されたい。
【００４２】
試験
試験の各々は、本発明により製造された布地について行われた。１つの試験は、耐磨耗性を測定し、これは、米国ニューヨーク州ノース・タナワンダ所在のテイバー・インダストリーズ製のテーバー磨耗試験器で実施された。
試料は、乾燥、及び／又は、湿潤で試験された。乾燥試料は、室内条件で試験され、一方、湿潤試料は、水で飽和され、水を拭き取り乾燥して直ちに試験された。
表２（本明細書の最後に添付）には、３層、すなわち、スパンボンド−パルプ−スパンボンドを持ち、前記の工程２００により製造された布地からのデータが示されている。表２における各データ点は、４つの試料の平均を表す。
試験手順には、各試料を毎分約７２回転で作動する磨耗輪を用い、５０サイクルで実験する段階が含まれた。磨耗輪は、Ｈ−１８型石製磨耗輪であって、平衡錘は使用されなかった。４つの試料の試験後、テーバー磨耗試験器上の磨耗輪は、清浄な磨耗輪に交換された。磨耗試料は、１から５の尺度に等級付けされ、標準写真と比較することにより５が実質的に磨耗がないものとした。表２を参照すると、試験されたほとんどの試料が３又はそれ以上のテーバー耐磨耗値を持っており、かなりの耐久性を持つことが示されている。
【００４３】
加えて、いくつかの他の試料が採取され、それらの耐久性を試験するために洗濯された。これらの試料は、約０．２５リットルのクロロックス（登録商標）漂白剤を洗浄サイクルに加えた以外は、ＡＳＴＭのＤ−２７２４−８７洗浄及び乾燥手順に従って洗濯された。更に、この試料は、約５４℃で約８分洗浄され、その後約３０分間乾燥された。各試料は、表３に示される。
【００４４】
（表３）
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【００４５】
表３に示されるように、洗浄及び乾燥の５サイクル後に失われた重量は、そのほとんどが原試料の重量の約６パーセント未満である。従って、これらの試料は、３層布地が耐久性を持つことを説明するものである。
表４には、４層、すなわち、スパンボンド−パルプ−パルプ−スパンボンドを持ち、前記の工程４００により製造された布地からのデータが示される。テーバー磨耗試験は、３層布地試料と実質的に同様な方式で実施された。
【００４６】
（表４）
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【００４７】
上記の通り、予結合された合成繊維構造帯の高い強度が、強固な水圧交絡加工を可能にしていると信じられる。いくつかの試験が例示的繊維帯について行われ、この実験において、その帯は、２つのスパンボンド層であった。その試験にはかぎ裂き、引張り弾性率、及び、テーバー磨耗が含まれる。表５から表７に示す各データ点は、４つの試料の平均を表す。かぎ裂き及び引張り弾性率の試験は、湿潤及び乾燥試料を用いて行われた。湿潤試料は、純水で飽和され、装置に固定する前に過剰の水を拭き取った。これに対し、乾燥試料は、水で飽和されず、試験前に約１２時間、２３℃及び相対湿度５０％の条件に置かれた。
【００４８】
かぎ裂き試験は、約３０ｃｍ／分の一定の延伸速度における裂け目の伝達に対する材料の抵抗性を測定することにより、材料の強さを測る。以下に示されたデータについては、材料は、７．６ｃｍ及び１５ｃｍ寸法の平行な辺を持つ台形に切られた。この台形に切る手順は、ＴＡＰＰＩの方法Ｔ  ４９４  ｏｍ−８８から外れていた。約７．６ｃｍの辺のほぼ中央部を約１．６ｃｍ切った後、台形試料の平行でない両辺が固定された。牽引によって、試料内を荷重に直交して伝達する裂け目が発生した。試験は、米国ノースカロライナ州２７５１３、カリー、シェルドン・ドライブ１００１所在のシンテック・コーポレーション製のシンテック２Ｓ引張試験器を用いて実施された。
【００４９】
引張強度及び延伸試験は、約２９０ミリメートル／分から約３１０ミリメートル／分の範囲の一定延伸速度で材料が破断するまで引張ることにより材料の強さを測定する。試験は、米国ノースカロライナ州２７５１３、カリー、シェルドン・ドライブ１００１所在のシンテック・コーポレーション製のシンテック２Ｓ引張試験器を用いて実施された。試験手順には、試料横手方向の両端を約１０．１６ｃｍのクランプで固定する段階と、約２５．４０ｃｍ／分の速度で試料が破断するまで延伸する段階とが含まれた。各試料は、約１５．２４ｃｍの機械方向長さ及び約２．５４ｃｍの横方向幅を持っていた。この試験手順において、引張り弾性率及び延伸パーセントに関するデータが得られた。延伸パーセントは、最大荷重でのゲージ長さに対する百分率で表された。
引張り及びかぎ裂き強度は、グラム重の単位で報告されており、以後、これは、「ｇf」と簡略化することができる。２つの予結合された合成繊維帯の機械方向における上記試験結果は、表５に示される。
【００５０】
（表５）
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【００５１】
機械横方向での上記試験の結果は表６に示される。
【００５２】
（表６）
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【００５３】
表７には、湿潤及び乾燥時のテーバー磨耗値データが示される。試験は、前記の３層布地の場合と実質的に同様に行われた。
【００５４】
（表７）
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【００５５】
表５、表６、及び、表７に示すように、スパンボンド層のこれらの強度特性は、表２及び表４に示すような改良された耐磨耗性を持つ布地をもたらすと信じられる。
【００５６】
本発明は、特定の好ましい実施形態に関連して説明されたが、本発明を通じて包含される主題内容は、これらの特定実施形態に限定されないことを理解されたい。反対に、本発明の主題内容は、全ての変更、修正、及び、同等形態を添付請求項の精神及び範囲内に含み得ることが意図されている。
【００５７】
（表２）
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【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の布地の上部平面図である。
【図２】  ３つの帯を持つ布地の１つの実施形態の拡大断面図である。
【図３】  ５つの層を持つ布地の別の実施形態の拡大断面図である。
【図４】  水圧で交絡された複合布地を作る例示的処理を示す図である。
【図５】  ３つの層を含む水圧で交絡された複合布地を作る処理の１つの実施形態の概略図である。
【図６】  ４つの層を含む水圧で交絡された複合布地を作る処理の第２の実施形態の概略図である。
【図７】  ４つの層を含む水圧で交絡された複合布地を作る処理の第３の実施形態の概略図である。
【図８】  ５つの層を含む水圧で交絡された複合布地を作る処理の第４の実施形態の概略図である。
【図９】  例示的結合パターンの平面図である。
【図１０】  例示的結合パターンの平面図である。
【図１１】  例示的結合パターンの平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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