(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性組成物の繊維片が球状化して成る粒子を含む単相吸水性研摩性不織繊維ウェブ材料にして、前記ウェブ材料中の前記熱可塑性組成物の実質的に全ての繊維片は前記ウェブ材料の厚さ全体に亘り球状化されており、これにより何れの繊維片が球状化して成る粒子も物理的に繊維の形態及び外観を保有しておらず、前記ウェブ材料は少なくとも３００％の保水性を有し、前記ウェブ材料は主として実質的に均一に分散された熱可塑性繊維片が球状化して成る粒子にて形成された第一の研摩性平面を有し、前記繊維片が球状化して成る粒子の濃度は前記第一の研摩性平面よりウェブ材料の反対側の平面へ向けて前記ウェブ材料の厚さを横切って漸次低下しており、これにより前記第一の研摩性平面より前記ウェブ材料の内部を横切って繊維片が球状化して成る粒子の濃度勾配が与えられており、前記繊維片が球状化して成る粒子は前記ウェブ材料の全繊維成分の１０〜５０wt％を構成していることを特徴とする単相吸水性研摩性不織繊維ウェブ材料。
【請求項２】
請求項１に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料であって、前記繊維片が球状化して成る粒子はポリオレフィン、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミド、塩化ポリビニルよりなる群より選択された熱可塑性材料であることを特徴とする研摩性不織繊維ウェブ材料。
【請求項３】
請求項１に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料であって、前記繊維片が球状化して成る粒子はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンよりなる群より選択されたポリオレフィンであることを特徴とする研摩性不織繊維ウェブ材料。
【請求項４】
請求項１に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料であって、前記繊維片が球状化して成る粒子は少なくとも１００μｍの平均粒径を有し、全繊維含有量の２０〜４０wt％を占めていることを特徴とする研摩性不織繊維ウェブ材料。
【請求項５】
請求項１に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料であって、前記ウェブ材料は３０〜８５ｇ／mm2の秤量を有し、少なくとも４００ｇ／２５mmの平均湿潤強さを有することを特徴とする研摩性不織繊維ウェブ材料。
【請求項６】
請求項１に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料であって、前記ウェブ材料は湿式抄紙不織布であり、前記繊維成分は天然繊維と合成繊維との混合物であり、前記繊維片が球状化して成る粒子はポリプロピレンであることを特徴とする研摩性不織繊維ウェブ材料。
【請求項７】
主として実質的に均一に分散された繊維片が球状化して成る粒子にて形成された第一の研摩性平面を有し、前記繊維片が球状化し成る粒子の濃度は前記第一の研摩性平面よりウェブ材料の反対側の平面へ向けて前記ウェブ材料の厚さを横切って漸次低下しており、これにより前記ウェブ材料を横切って繊維片が球状化して成る粒子の濃度勾配が与えられており、前記繊維片が球状化して成る粒子は前記ウェブ材料の全繊維成分の１０〜５０wt％を構成しており、前記繊維片が球状化して成る粒子は少なくとも１００μｍの平均粒径を有し、３０〜８５ｇ／mm2の秤量を有し、少なくとも４００ｇ／２５mmの平均湿潤強さを有し、３００％を超える保水性を有することを特徴とする単相研摩性不織繊維ウェブ材料。
【請求項８】
少なくとも１００μｍの平均粒径を有する繊維片が球状化してなる粒子が実質的に均一に分散された第一の研摩性平面を有する研摩性不織繊維ウェブ材料であって、前記繊維片が球状化して成る粒子は、物理的に繊維の形態及び外観を有しておらず、前記繊維片が球状化して成る粒子の濃度は前記第一の研摩性平面より前記ウェブ材料の内部を横切って漸次低下する濃度を有し、これにより前記ウェブ材料の厚さを横切って前記繊維片が球状化して成る粒子の濃度勾配が与えられており、
前記ウェブ材料は２０〜１１０ｇ／ｍ2の範囲の秤量、少なくとも２００ｇ／２５mmの平均湿潤引張り強さ、少なくとも３００％の保水性を有し、前記繊維片が球状化して成る粒子は前記ウェブ材料の全繊維含有量の１０〜５０wt％を構成していることを特徴とする研摩性不織繊維ウェブ材料。
【請求項９】
請求項８に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料であって、前記繊維片が球状化して成る粒子はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンよりなる群より選択されたポリオレフィンであることを特徴とする研摩性不織繊維ウェブ材料。
【請求項１０】
単相吸水性研摩性不織繊維ウェブ材料を形成する方法にして、細径化された溶融可能な熱可塑性繊維が実質的に均一に分散された第一の平面を有し且つ前記第一の研摩性平面よりウェブ材料の内部を横切る濃度勾配が与えられるよう前記第一の研摩性平面より反対側の平面へ向けてウェブ材料の厚さを横切って漸次低下する研摩性繊維片の濃度を有する非研摩性不織繊維ウエブ材料を形成する工程と、前記細径化された熱可塑性繊維を収縮させて前記繊維ウェブ材料の厚さ全体及び前記第一の平面に粗い研摩特性を付与する繊維片が球状化して成る粒子を形成するに十分な温度に前記繊維ウェブ材料を加熱する工程とを含み、前記ウェブ材料中の前記熱可塑性組成物の実質的に全ての繊維片は前記ウェブ材料の厚さ全体に亘り球状化されており、これにより何れの繊維片が球状化して成る粒子も物理的に繊維の形態及び外観を保有しておらず、前記ウェブ材料は少なくとも３００％の保水性を有し、前記繊維片が球状化して成る粒子は前記ウェブ材料の全繊維成分の１０〜５０wt％を構成していることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料を形成する方法であって、前記非研摩性ウェブ材料を形成する前記工程は、前記細径化された熱可塑性繊維の分散液を形成する工程と、前記細径化された熱可塑性繊維の濃度勾配を有する連続的な非研摩性前駆体ウェブ材料の形態に前記分散された繊維を堆積させる工程とを含み、前記細径化された熱可塑性繊維は１．５〜６０dpfの範囲のデニールを有することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料を形成する方法であって、前記細径化された溶融可能な熱可塑性繊維はポリオレフィン、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミド、塩化ポリビニルの重合体、共重合体、それらの混合物よりなる群より選択されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料を形成する方法であって、前記細径化された溶融可能な熱可塑性繊維はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレンよりなる群より選択されたポリオレフィンであり、全繊維含有量の２０〜４０wt％を構成していることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料を形成する方法であって、前記非研摩性前駆体ウェブ材料は少なくとも前記熱可塑性繊維がその融点に近づいて該繊維が収縮し球状化し得るようになるまで加熱中拘束されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料を形成する方法であって、前記非研摩性ウェブ材料を形成する前記工程は、前記細径化された繊維及び天然繊維の分散液を形成する工程と、前記細径化された繊維が上面に近接して高濃度になり、これにより前記上面が前記細径化された繊維が実質的に均一に分配された状態を呈するようにしつつ前記分散された繊維を連続的な非研摩性前駆体ウェブ材料の形態に堆積させる工程とを含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１０に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料を形成する方法であって、前記細径化された溶融可能な熱可塑性繊維は１．５〜６０dpfの範囲内のデニール及び５〜１５mmの範囲内の長さを有することを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１０に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料を形成する方法であって、前記前駆体ウェブ材料は前記熱可塑性繊維がその融点に近づいて該繊維が収縮し球状化し得るようになるまで通気乾燥により加熱されることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１０に記載の研摩性不織繊維ウェブ材料を形成する方法であって、前記繊維片が球状化して成る粒子は少なくとも１００μｍの平均粒径を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、全体的には研摩性不織繊維ウェブ材料に係り、更に詳細には埃や油脂を除去するための乾式又は湿式の研摩性ふき布やタオルとして特に有用な新規にして改善された不織ウェブ材料に係る。
発明の背景
不織ウェブ材料は乾式又は湿式の研摩性ふき布やタオルを含む広範囲の種々の最終用途に使用されるものとしてよく知られている。現在市販されている研摩性ふき布は１９８７年４月２７日付にて発行された米国特許第４，６５９，６０９号公報に記載された種類の多層構造体である。これらの多層複合材料に於いては、スパンボンドされた連続フィラメントよりなる支持層が使用され、支持層はそれに結合された外層であってメルトブローされた研摩性繊維の一つ又はそれ以上の外層を担持している。メルトブローされた研摩性繊維はメルトブローされた通常の繊維よりも太く、支持ウェブに熱的に結合される。かくして形成される層状のウェブはスパンボンドされた連続フィラメントよりなる支持ウェブの強度を有すると共に、メルトブローされた研摩性繊維よりなる層の研摩性を有すると言われている。スパンボンドされたフィラメントよりなる支持ウェブ材料中のフィラメントは、支持層と研摩層との間に熱的結合が行われるよう、メルトブロー工程中に溶融押し出しされる重合体の軟化点よりも十分に低い軟化点を有していなければならない。メルトブロー工程に於いては、溶融重合体がフィラメント状に押し出し成形され、フィラメントは高温の空気流によって切断され、これにより凝集状の塊、即ちショットを含む不連続の半溶融繊維フィラメントが形成される。繊維フィラメントはスパンボンドされたフィラメントよりなる支持ウェブに衝突し、溶融重合体の凝固が完了する際に支持ウェブに熱的に密に結合する。１９９３年１２月１５日付にて発行された英国特許第２，２６７，６８１Ａ号公報及び同第２，２６７，６８０Ａ号公報に記載されている如く、かかる材料は不十分な吸水度や層間結合度しか有しておらず、拭き取り工程中に発生する激しい剪断力に曝されると剥離する。更に研摩性も不十分であると考えられる。従って上記英国特許公報には吸水度を改善すべくメルトブローされたフィラメントよりなる中間層を追加することが提案されている。１９８９年５月２３日付にて発行された米国特許第４，８３３，００３号公報にも研摩性ウェブの吸水度を改善すべくメルトブローされたフィラメントよりなる支持層を使用することが記載されているが、他の点については米国特許第４，６５９，６０９号公報に記載された内容による。
しかしメルトブローされた研摩性繊維はその大きさや不規則な形態に起因して支持層の表面を横切って均一に分散されず、支持ウェブ材料中に入り込んだり固定されたりするよう支持材料を十分に貫通することなく支持ウェブ材料の表面にただ単に乗った状態になる。更にメルトブローされる繊維の不規則な形状はメルトブローされる繊維フィラメントが支持構造体上に堆積する前に形成され、そのため研摩性繊維フィラメントの分布が不均一になる。更にメルトブローされる繊維は良好な層間結合を行わない比較的高濃度の粗いショットを含む堆積物を有することが好ましい。
発明の概要
本発明によれば、研摩性粒子を一層均一に分散させることは、まず繊維ウェブ材料上及び繊維ウェブ材料中の非研摩性熱可塑性繊維を実質的に均一に分散させ、しかる後非研摩性熱可塑繊維がウェブ材料中に一体化された後にその場にて於いて繊維を球状化し、これによりウェブ材料に所望の粗い研摩特性が付与されるようウェブ材料を処理することによって達成される。この方法によれば、分散可能な繊維が球状化前に分散されるのでウェブ材料の表面に繊維を一層均一に分散させることができるだけでなく、繊維の球状化特性をある程度制御することができる。またこれと同時に本発明の方法によれば、一方の平面より他方の平面まで濃度勾配が存在するようウェブ材料の厚さ全体に亘り熱可塑性繊維を分散させることができる。熱可塑性繊維は非常にきめの細かい研摩性表面特性を与えるだけでなく、単相のウェブ材料の厚さ全体に亘り結合性を与え、これにより剥離の虞れを排除する。更にこの方法によれば、無作為且つ不規則に分散された粗いショットを含むメルトブローされた粒子を含む球状化された繊維を使用する場合に生じる種々の問題を伴うことなく、種々のウェブ形成メカニズム、特に水を利用した堆積による不織ウェブ形成法を使用することができる。
本発明の他の一つの特徴は、スパンボンドされた繊維及びメルトブローされた繊維よりなる多層構造体の吸水度の問題を解消するウェブ材料であって、ウェブ材料が拭き取り工程中に発生する激しい剪断力に曝されるとウェブ構造体の種々の層の間の剥離や不十分な結合に起因して従来発生していた層間結合の問題を完全に解消する研摩性不織繊維ウェブ材料を提供することである。
更に本発明は使用中に表面を傷付けることのない快適な布状の不織構造体に優れた湿潤強さ、嵩、厚さ、耐破裂性と共に望ましい吸水度を与える。更に本発明の不織ウェブ材料によれば、自動化された装置にてウェブ材料を容易に取り扱うことができると共に、ウェブ材料をインライン及びオフラインにて球状化処理することができる。
本発明のウェブ材料は急速湿潤性、吸収性、高い湿潤引張り強さ、耐剥離性、優れた耐湿潤研摩性の如きユニークな物質的性質の組合せを有する。
他の特徴及び利点は一部は明らかであり、一部はこれ以降の説明に於いて指摘される。
これらの特徴及び関連する特徴は主として実質的に均一に分散された球状化された研摩性繊維片，即ち、繊維片が球状化して形成される粒子，よりなる第一の研摩性平面を有する単相の研摩性不織繊維ウェブ材料により得られる。研摩性繊維片の濃度はウェブ材料の第一の研摩性平面より反対側の平面へ向けてウェブ材料の厚さを横切って漸次低下し、これによりウェブ材料の厚さを横切って研摩性繊維片の濃度勾配が与えられていることが好ましい。ウェブ材料はまず細径化された溶融可能な熱可塑性繊維が実質的に均一に分散された第一の平面を有する非研摩性不織繊維ウェブ材料を形成することによって製造される。非研摩性繊維よりなるウェブ材料は細径化された熱可塑性繊維が軟化し収縮して球状化された繊維片を形成するに十分な温度に加熱される。かくして形成される球状化された研摩性繊維片はウェブ材料の全繊維含有量の約１０〜５０wt％を構成し、形成されるウェブ材料の平面に粗い研摩特性を付与する。
本発明の目的、利点、特徴、性質、関係は、例示的実施形態を示し本発明の原理が使用される要領を示す以下の詳細な説明及び添付の図面より一層明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明のウェブ材料の表面を２倍の拡大率にて示す写真である。
図２は市販のスパンボンド／メルトブローされたウェブ材料の表面を図１の拡大率と同一の倍率にて示す写真である。
図３は本発明の繊維ウェブ材料の断面図であり、ウェブ材料の厚さを横切って形成された熱可塑性繊維片の濃度勾配を説明の目的で実質的に拡大し幾分か誇張して示している。
好ましい実施形態の説明
本発明は、あらゆる不織繊維ウェブ材料に適用可能であるが、説明を明瞭化すると共に本発明の理解を容易ならしめるべく、特にユニークな特性を有する湿式の不織繊維ウェブ材料の製造ついて本発明を説明する。
本発明によれば、主として実質的に均一に分散された球状化された研摩性繊維片にて形成された第一の研摩性平面を有する単層研摩性不織繊維材料が得られる。本発明の一つの好ましい実施形態に於いては、研摩性繊維片の濃度は研摩性平面よりウェブ材料の反対側の平面までウェブ材料の厚さを横切って漸次低下している。ウェブ材料の厚さを横切る研摩性繊維の濃度勾配は非常に大きい勾配であってもよいが、一般にはウェブ材料の一方の平面が研摩性を有し、他方の平面が研摩性を有しないような濃度勾配である。ウェブ材料中の球状化された研摩性繊維片は約６５wt％までの繊維成分を構成していてよく、典型的にはウェブ材料の全繊維成分の約１０〜５０wt％を占める。ウェブ材料はまず一方の平面に於いて溶融可能な、即ち熱可塑性の細径化された繊維が実質的に均一に分散された非研摩性前駆体不織繊維ウェブ材料として形成される。前駆体不織繊維ウェブ材料は細径化された繊維を軟化させ収縮させるに十分な温度に加熱され、これにより形成されるウェブ材料の少なくとも一方の平面に粗い研摩性を付与する球状体、より詳細には球状化された繊維片が形成される。
本発明の実施に於いては、前駆体不織繊維ウェブ材料はまず好ましくは公知の従来の抄紙法に従って連続的なウェブ材料の形態にて製造される。勿論空気気流方式の如き他のウェブ形成法が採用されてもよいが、これらの方法の場合には、熱可塑性繊維の濃度勾配を与えることは容易ではない。前述の如き改善された特性や用途を有する本発明のウェブ材料を製造するために使用される前駆体不織繊維ウェブ材料は、所要の繊維の分散液を形成し、連続的なシート状のウェブ材料の形態になるよう繊維収集スクリーン上に分散された繊維を堆積させる一般的な工程を含む湿式抄紙法により製造されることが好ましい。繊維分散液は分散媒体として水を使用することにより、或いは他の適当な液体分散媒体を使用することにより従来の要領にて形成されてよい。公知の抄紙法に従って水性分散液が使用されることが好ましく、従って繊維分散液は製紙繊維の薄い水性懸濁液、即ち製紙原料として形成される。次いで繊維原料はヘッドボックスを経て抄紙機の長網の如きウェブ形成スクリーンへ搬送され、繊維は前駆体不織繊維ウェブを形成するようスクリーン上に堆積せしめられ、しかる後従来の要領にて実質的に乾燥され、また球状化された繊維片を形成し所望のウェブ材料の研摩性表面特性を得るに必要な温度に加熱される。
回転シリンダ型抄紙機の如き実質的に全ての市販の抄紙機が使用されてよいが、長い繊維若しくは非常に薄い繊維原料が使用される場合には、１９３６年６月２３日付にて発行された米国特許第２，０４５，０９５号公報に記載されている如き傾斜した繊維収集網を使用することが望ましい。ヘッドボックスより出た繊維は抄紙機の方向に僅かに配向された三次元的に無作為に絡み合った状態にて抄き網上に保持され、分散液は迅速に抄き網を通過し、これにより迅速に且つ効果的に除去される。
繊維原料は天然パルプ及び合成繊維の混合物であり、繊維原料の熱可塑性繊維成分は主要な繊維成分ではないにしても繊維原料の一つであるが、必ずしも主要な成分ではない。パルプは実質的に任意の種類のパルプやその混合物より選択されてよいが、漂白されたクラフトの如き完全に天然のセルロース繊維であることが好ましく、一般的にはトウヒ類、ツガ類、シーダー、マツ類の如き柔質木材の製紙パルプが使用されるが、木綿や木材繊維が含まれていてもよい。硬質木材パルプやマニラ麻、麻、サイザル麻の如き非木材パルプも使用されてよい。例えば強度及び吸収性を高くする必要がある場合には、マニラ麻、カロア、亜麻、ジュート、インド麻の天然未叩解繊維の如き長い植物繊維が使用されてよい。これらの非常に長い天然繊維は漂白されたクラフトにより与えられる強度特性を補強し、これと同時に限られた程度の嵩及び吸収性を与え、また自然な強靭性及び高い破裂強さを与える。
また本発明によれば、繊維原料は木材パルプと混合された比較的高い濃度の合成（人造）非球状化繊維を含んでいる。これらの繊維は一般に二種類の繊維、即ち強度付与繊維及び結合繊維よりなっている。本発明に従って付与される強度付与合成繊維はウェブ材料の湿潤ミューレン破裂強さを向上させると共に抄紙機の湿潤端部に於いてウェブ材料を搬送することを補助するという追加の利点を有する。かかる材料としてナイロンの如きポリアミド、アクリル、ポリエチレンテレフタレートの如きポリエステル、塩化ポリビニリデンの如きビニルの合成有機重合体及び共重合体があるが、これらに限定されるものではない。これらの材料のうちデュポン社より「Dacron」なる商品名にて販売されているポリエステルの如きポリエステルが好ましい。これらの繊維は約１．５〜６dpf（デニール／フィラメント）の低いデニールを有する繊維であることが好ましい。一般に、ウェブ形成スクリーン上に堆積せしめられる前の繊維の絡み度合から判断すると、低デニールの繊維は高デニールの繊維よりも僅かに繊維長が小さい。従って一般的には繊維長は約５〜１５mmである。一般に繊維原料は約５〜２０wt％の上述の如き合成繊維を含有しており、好ましい含有量は約５〜１５wt％である。
繊維原料に使用される合成結合繊維は、「ビニロン」と一般に呼ばれるポリビニルアセテートの共重合体の繊維、ポリエチレン及びポリプロピレンのポリオレフィン繊維、少なくとも一方の成分が「合成パルプ」と呼ばれる低融点の高フィブリル化材料である二成分繊維の如き低デニールの熱可塑性繊維を含んでいる。二成分繊維はフィブリルの形態をなし高い比表面積を有する短い棒状の合成繊維である。これらの繊維は水中に容易に分散し、チェストや保持タンク内に於いて殆ど浮き上がらない。これらの全ての繊維は約１００℃の乾燥温度又はその近傍の比較的低い融点を有し、従ってウェブ材料が乾燥ドラム等を使用して乾燥される際に結合作用を発揮する。これらの繊維は好ましい二成分繊維が使用される場合には全繊維原料の約１０〜１５％を占める。典型的な二成分繊維は「Celbond」なる商品名にてHoechst Celaneseより販売されているポリエチレンにてコーティングされたポリエチレンテレフタレート繊維材料である。
ウェブ材料の研摩特性に寄与する熱可塑性材料は、ウェブ材料の温度が熱可塑性重合体材料の融点近傍に上昇されると収縮して球体又は球状化された繊維片になる特性を有していなければならない。かかる特性を得るためには、一般に繊維がその溶融状態に近付くと、長さが短くなり収縮して所要の球状になる傾向を有するよう、延線された繊維、即ち細径化された繊維を使用することが望ましい。かかる繊維は中程度乃至高度の分子配向を有し、また中程度の靭性及び伸びを有する。かかる材料の典型的な例は故意に延線工程に曝される連続的なフィラメント状トウの形態にて製造される溶融紡糸可能な熱可塑性材料である。かかる材料として前述の米国特許第４，６５９，６０９号公報に記載されたメルトブロー法に従来より使用されている種類の熱可塑性合成材料がある。この熱可塑性合成材料は一般に一つ又はそれ以上のポリオレフィン、ポリエステル、塩化ポリビニル、ポリアミドを含む材料の群より選択される。一つ又はそれ以上のこれらの材料の共重合体や混合物も望ましい。例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリエチレンテレフタレート、エチレンビニルアセテート等が使用されてよいが、一般にはポリプロピレンの如きポリオレフィンが研摩性付与材料として使用されるのに適している。これらの材料のうち、主として融点が比較的低いことから線状ポリオレフィンが好ましい。繊維は延線工程、即ち細径化工程によりもたらされる分子配向を有する。従って繊維は比較的直線的な形態をなす傾向があるが、用途によってはケン縮された繊維が使用されてもよい。繊維はその分散性に応じて繊維構造体内に於ける熱可塑性材料の機械的結合を向上させる粗い表面特性、即ち不規則な表面特性を有する。一般に繊維は伸び過ぎるものではあってはならず、即ち元の長さの少なくとも約２．５倍の伸びが可能であってはならない。一般にかかる繊維材料の伸びは２００％未満であり、伸びはそれらの形成中に繊維に付与される細径化の程度に応じて変化する。
溶融可能な繊維の靭性は延線処理されていない同様の材料の靭性の約２〜５倍である。従って約３ｇ／デニール程度の低い靭性が好ましい。尚得られる材料が融点に加熱されると所望の収縮を行うものである限り、本発明に従って上述の値よりも幾分か低い靭性が採用されてもよい。これらの繊維は約１．５〜６０dpf、好ましくは４〜３０dpfの低乃至中程度のデニールのものであることが好ましい。
溶融可能な球状体形成繊維はウェブ材料を形成するために使用される場合には紙形成品質のものであり、ウェブ材料中にこれらの繊維を均一に分配させることに寄与する。更に原料はヘッドボックスへ供給される前に十分混合されるが、ポリオレフィンや他の好ましい球状体形成繊維は低い密度を有し、従ってヘッドボックス内に於いて原料の表面に浮き上がりやすく、そのため繊維の堆積中にそれらの繊維は優先的にウェブ材料の一方の表面、即ち上面に集中する。約５〜１５dpfのデニール及び約５〜１５mmの長さを有する繊維は容易に分散され、しかも所要の粗い研摩特性を与える。上述の繊維長はデニールに応じて異なる。例えば約４dpfのデニールしか有しない材料が５mm以上の繊維長にて使用されてよいが、これよりも重い材料がより長い繊維として使用されてよい。勿論長い繊維は紙原料の水性スラリー中にそれらが十分に分散されることを阻害するほど長いものであってはならず、しかもウェブ材料に研摩特性を付与するに十分な長さを有していなければならない。
紙原料に使用される熱可塑性合成繊維の量も他の成分に応じて異なるが、一般には約５０wt％以下の球状体形成繊維が使用されることが好ましい。一般に細径化された合成繊維の量は全繊維原料の１０〜５０％であり、２０〜４０％であることが好ましい。
従来の抄紙法を使用して、繊維は０．５〜０．００５wt％の範囲内の繊維濃度にて分散され、好ましくは約０．２〜０．０２wt％の繊維濃度にて使用される。分散助剤の如き抄紙助剤が湿潤強度向上剤と共に繊維スラリー中に添加されてよい。これらの物質は繊維原料の固体重量の極く僅かな部分、典型的には１wt％未満を構成し、水を利用した撹拌工程の如きその後の工程中に一体性を保持することができるよう湿潤状態に於けるウェブ材料に十分な一体性を付与しつつ繊維が均一に堆積することを容易にする。かかる分散材としてガーゴム、カラヤゴム等の如き天然材料及び合成樹脂添加物がある。
ウェブ材料の形成前に原料に添加される湿潤強度向上剤は、繊維原料に添加されるに適した多数の周知の物質のうちの何れかを含んでいてよい。かかる物質としてポリアクリルアミドの如き種々の樹脂があるが、好ましい物質はポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂である。この樹脂はエピクロロヒドリン及びポリアミドの水に溶融可能な陽イオン熱硬化性反応生成物であり、第二アミン基を含んでいる。この種の一つの典型的な物質が「Kymene５５７Ｈ」なる商品名にてHercules Chemical Companyより販売されている。この種の樹脂が１９８０年８月１８日付にて発行された米国特許第４，２１８，２８６号公報に詳細に記載されている。水に溶融可能な陽イオン熱硬化性エピクロロヒドリン含有樹脂は一般に２wt％よりも遥かに少ない量、即ち０．０１〜１．５wt％の範囲にて使用され、好ましい量は０．５〜１．３wt％の範囲である。
水を利用した撹拌混合が望ましい場合には、この工程は１９９１年４月２３日付にて発行された米国特許第５，００９，７４７号公報に記載された要領にて行われてよい。上記米国特許の発明はかなり高い合成繊維含有量、好ましくは４０〜９０％の合成繊維を有する繊維ウェブ材料に関するものであるが、上記米国特許公報に記載された水を利用した撹拌混合工程は好ましくは乾燥工程に先立って本発明のウェブ材料に効率的に使用可能である。
本発明の不織ウェブ材料の秤量は一般に約２０〜１１０ｇ／ｍ2の範囲内であるが、特定の用途についてはこれよりも重いウェブ材料が使用されてよい。好ましいウェブ材料は約３０〜８５ｇ／ｍ2の秤量を有し、大抵のふき布及びタオルの用途については約３５〜６０ｇ／ｍ2の秤量が適している。
特にふき布やタオルについては、ウェブ材料は適当な強度特性を有することが重要である。これと同時に所望の吸水性を達成するためには、所要の強度を付与するために繊維ウェブ材料に添加されるバインダ材料はごく少量でなければならない。従ってバインダによる処理の代わりに二成分の結合繊維を使用することが好ましい。勿論ウェブ材料の引張り強さはバインダ処理が行われないことによって悪影響を受けるが、ウェブ材料の吸水度、即ち保水性はバインダの量が少ないほど高くなる。従って種々の強度及び吸水度のレベル毎に所望の特性のバランスが存在する。一般にウェブ材料の平均湿潤引張り強さ（抄紙方向及びこれを横切る方向の平均値）は２００ｇ／２５mmを超えていなければならず、軽量（約３５ｇ／ｍ2）の秤量のウェブ材料の場合には好ましくは少なくとも約４００〜５００ｇ／２５mmでなければならず、約５５ｇ／ｍ2の秤量を有するウェブ材料の如き比較的重いウェブ材料の場合には少なくとも８００〜９００ｇ／２５mmでなければならない。
他方ウェブ材料の保水性はできるだけ高い値でならない。一般に保水性は３００％を超えていることが好ましく、特に約４００〜７００％又はそれ以上であることが好ましい。これらの理由から、ウェブ材料の形成中にウェブ材料に樹脂や同様のバインダが添加されないことが好ましく、強度特性は上述の結合繊維を使用することによって付与されることが好ましい。球状体形成繊維の種類やそのデニール及び量が吸水度に影響を与える。従って約４０wt％までの量にて１０dpfの中程度のデニールの繊維が好ましい。
また不織ウェブ材料の秤量はその吸水速度に影響を及ぼす。一般に比較的軽量のウェブ材料及び比較的重いウェブ材料がそれらを他のウェブ材料と組み合わせることなく使用されるが、これらのウェブ材料の組合せが使用されてもよい。比較的軽量のウェブ材料、即ち約３０〜４０ｇ／ｍ2の範囲内の秤量を有するウェブ材料は５秒未満の吸水速度を有していなければならないが、約６０〜９０ｇ／ｍ2の範囲の秤量を有する比較的重いウェブ材料は約２秒の高い吸水速度を有する。
本発明はバインダ処理を使用することに依存するものではなく結合繊維を使用するものであるので、破裂の開始に対するウェブ材料の耐性が必要である。破裂を開始させるに必要な力は破裂を継続させるに必要な力よりも実質的に高い。
従って本発明の有用な特徴を説明するために破裂の伝播に対する耐性が使用される。ウェブ材料の破裂強さはＩＮＤＡ  Standard  ＩＳＴ  １００．１−９２に従って測定される。この測定方法に於いては、短い側のエッジに二つの舌状部が形成された２×３inch（５１×７６mm）の矩形の標本の長い側を保持することによって測定される。舌状部は一対の固定装置により保持され、標本はリップ（rip）をシミュレートするよう引張られる。かくしてこの測定方法に於いて破裂強さは試験標本に於いて予め形成された破裂を継続させ伝播させるに必要な最大の力である。この試験に於いて記録される力はリップを測定距離（通常約１．５inch（３８mm））移動させる間に記録される最も高いピーク荷重である。
非研摩性の前駆体ウェブが形成され、乾燥され、加熱により球状化された研摩性表面を形成する前に保管されてよいが、一般にはウェブ形成の直後にインラインにて加熱が行われることが好ましい。このことは不織抄紙機の乾燥セクションに適当な加熱ステーションを組み込むことにより達成され、或いはウェブ材料が多孔の支持体に対し連続的に保持される状態にてウェブ材料に空気を通す通気乾燥法を用いて達成される。後者の好ましい通気乾燥工程は従来の抄紙ドラム式乾燥装置による予備乾燥の後に行われてもよく、またウェブ材料の水分がかなりの程度に低減される前に湿潤状態のウェブ材料が抄紙機の湿潤端部より移動する際に湿潤状態のウェブ材料に対し適用されてもよい。１９７４年７月２日付にて発行された米国特許第３，８２２，１８２号公報に記載されている如く、通気乾燥は輻射装置又は対流装置によってウェブ材料を加熱しつつウェブ材料の両面の間に差圧を与えることによって高温の気体をウェブ材料に浸透させることにより達成される。
この通気乾燥法によれば、ウェブ材料が安定化され熱可塑性材料がその融点に近付き、これにより熱可塑性繊維が収縮し球状化するまで、全乾燥工程中ウェブ材料が拘束された状態に維持される。上述の米国特許第３，８２２，１８２号公報に記載されている如く、通気乾燥気体の最初の効果は湿潤状態のウェブ材料より水分を除去することであるので、上述の如く拘束された状態はウェブが乾燥される間連続的に間断なく維持されることが重要である。水分を除去するだけでなく、熱可塑性材料の研摩性を有する球状体を活性化させるに十分に時間ウェブ材料が空気乾燥装置上に保持されることが必要である。またかくしてウェブ材料が拘束されることにより、ウェブ材料が乾燥工程及び球状体形成工程中に収縮したりネッキングしたりすることが防止される。
通気乾燥装置の特定の運転条件は製造される特定の最終製品に応じて異なり、またウェブ材料に含まれる熱可塑性繊維によって異なる。従って乾燥空気の温度及び流量、乾燥装置を通過するウェブ材料の速度及びこれらと同様の運転条件は特定の値に限定されるものではない。球状体形成熱可塑性材料としてポリプロピレンを使用する商業的な工程に於いては、２００°Ｆ（９３℃）よりも十分に高い温度であって約４５０°Ｆ（２３２℃）までの温度に加熱することが好ましいが、一般には乾燥装置の温度を３５０〜４００°Ｆ（１７７〜２０４℃）の範囲に設定する必要がある。乾燥工程中ウェブ材料を拘束された状態に維持することは、ウェブ材料に対し気体の流れを与え、これによりウェブ材料を乾燥装置の多孔のキャリヤと密着した状態に押し付けることによって容易に達成される。またかくして拘束される状態は、ウェブ材料の外面に空気圧を与えるだけでなく、乾燥工程全体に亘り繊維ウェブ材料が確実に拘束された状態になるよう多孔の面の反対側に負圧を創成することによって向上される。通気乾燥装置の温度は繊維を完全に溶融して膜を形成するほど高い値であってはならない。何故ならば、かかる条件に於いてはウェブ材料の外面に所望の研摩性球状体が形成されないからである。更に上述の如き高い温度に於いては、熱可塑性材料が機械に付着し、そのため機械を停止させる必要が生じる。
表１に示されている如く、ポリプロピレン繊維の如き球状体形成繊維材料は加熱されると収縮して非常に大きい直径の粒子になろうとする傾向がある。大抵の繊維の初期繊維径は前駆体繊維ウェブに組み込まれる際には１００μｍよりもかなり小さい。しかし繊維は３５０°Ｆ（１７７℃、４００°Ｆ（２４０℃）、４５０°Ｆ（２３２℃）の温度に設定された通気乾燥装置に於いて加熱されると、軟化し、収縮し、１００μｍよりも大きく前駆体ウェブに使用される繊維よりもかなり大きい直径を有する球状体になる。比較的高いデニールの初期繊維材料、従って比較的太い初期繊維材料はかなり大きい粒子になり、従って前駆体不織ウェブ材料に使用される溶融可能な初期繊維の特定のデニールに応じて種々の大きさの球状体を有するウェブ材料を形成することができる。表１より明らかである如く、温度が高くなるにつれて粒径が大きくなるが、次第に膜を形成し易くなり、これにより粒子の粒径が小さくなる。
研摩性を測定するＡＳＴＭ規格の試験法は存在せず、従って静摩擦係数、動摩擦係数、静摩擦力、動摩擦力を測定するために使用される種々の規格の試験が指標として使用されている。ＡＳＴＭ  Ｄ４９１７−８９、ＴＡＰＰＩ  Ｔ５４９pn−９０、又はＩＮＤＡ  ＩＳＴ  １４０．１−９２の修正された試験法が使用されてよい。かかる試験法によれば、試験されるべきウェブ材料が標準的な大きさのブロック上に支持され、規格のベースシート材料を横切って引張られる。ブロックは表面を横切って引張られ、ブロックをかくして引張るに必要な力が測定される。静摩擦係数及び動摩擦係数はかくして測定された力より求められる。静摩擦力の測定値は二つの面の間に相対運動を開始させるに必要な力に関連しており、動摩擦力の測定値は一定の速度にて相対運動を継続させるに必要な力に関連している。勿論摩擦の測定は研摩性の測定と同一ではなく、従って摩擦試験は研摩性ウェブ材料の望ましい特性を判定する際の指標としてのみ使用される。従って触覚による研摩性の判定が決定的な因子になることが多い。
表２は種々の熱処理レベルにて１０デニール及び５５デニールの繊維を使用して本発明に従って製造された材料及び市販のメルトブローによる製品についての摩擦力及び摩擦係数を示している。
下記の例は本発明が更に理解されるよう例示の目的で提示される。これらの例は本発明の実施を限定するものではない。特に断らない限り、全ての部は重量部である。
例  １
４７％の木材パルプと、「Celbond」なる商品名にて販売されているポリエチレンテレフタレートの周りにポリエチレンを含む１５％の二成分繊維と、３％の１．５デーニル１５mmのポリエチレンテレフタレート繊維と、３５％の１０デニール１０mmのポリプロピレン繊維とを含む繊維原料より湿式抄紙法を使用して不織ウェブ材料が形成された。得られた不織ウェブ材料は約４２ｇ／ｍ2の秤量を有し、３９０°Ｆ（１９９℃）のフード温度設定にて通気乾燥装置により乾燥された。得られたウェブ材料は球状化された上面を有し、研摩性ふき布として使用される場合に優れた結果を示し、また表３に示された物理的性質を有していた。
例  ２
木材パルプの量が３５％に低減され、ポリエチレンテレフタレート繊維の量が１０％に増大され、ポリプロピレン繊維が４デニール、１０mmの繊維長を有し、原料の繊維含有量の４０wt％を構成していた点を除き、例１の手順と同様の手順が行われた。更に通気乾燥装置の温度は球状化中４５０°Ｆ（２３２℃）に設定された。また得られた研摩性ふき布材料は良好な研摩性ふき布特性を有し、表３に示された物理的性質を有していた。
例  ３
ポリプロピレン繊維が２．２デニール、繊維長５mmのものであり、通気乾燥装置が４１５°Ｆ（２１３℃）の温度設定にて運転された点を除き、例２の手順と同一の手順が行われた。得られた製品は良好な研摩性ふき布特性を示し、表３に示された性質を有していた。
当業者には明らかである如く、本発明の範囲内にて上述の開示内容に種々の修正、改良、変更が行われてよい。
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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