JP2005537405A - 少なくとも一方向に伸長可能なウェブを形成する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
不織ウェブを形成するのに用いられる具体的な方法は、ウェブに独特の特性及び特徴を生じさせることができる。ここで、少なくとも一方向に伸長可能なウェブを形成する方法が発明され、そうしたウェブは、使い捨て吸収性物品に組み込まれたときには非常に望ましい。
第1成分10はさらに、ポリエステル脂肪族ポリウレタン又はポリヒドロキシアルカノエートのような生分解性エラストマー材料から形成することができる。第1成分10は、エラストマー及びプラストマーのようなオレフィン系エラストマー材料から形成することができる。このようなプラストマーの1つは、商品名AFFINITY(登録商標)として販売されるエチレン系樹脂又はポリマーである。AFFINITY(登録商標)は、テキサス州Freeportに事務所を有するDow Chemical Companyの登録商標である。AFFINITY(登録商標)樹脂は、Dow Chemical CompanyのINSITE(登録商標)拘束幾何触媒技術を用いて製造されるエチレン及びオクテンのエラストマーコポリマーである。別のプラストマーは、シングルサイト触媒により誘導されたコポリマー及びターポリマーを含む商品名EXACT(登録商標)として販売される。EXACT(登録商標)は、テキサス州Irving75039−2298、Las Colinas Boulevard 5959に事務所を有するExxon Mobil Corporationの登録商標である。第1成分10を形成するのに使用できる他の好適なオレフィン系エラストマーとしては、ポリプロピレン誘導エラストマーが挙げられる。
第2成分12は、第1成分10と同様に、紡糸できるか、又は別の方法で連続繊維を形成することができる材料である。第2成分12が線状繊維を形成する場合、該線状繊維は、延伸し可能であって、R1より小さい回復率R2を有するものでなければならない。「回復率R2」は、成分がその最初の長さの少なくとも50%延伸された後、それを引き伸ばすために適用された力を取り除いた時に回復できるパーセントとして定義される。第1及び第2成分10及び12が線状繊維を形成する場合、線状繊維が吸収性物品に有用となるために、繊維は延伸された状態から収縮又は縮むことができなければならない。本明細書に言及される場合、「収縮」という用語は、「縮む」と同じことを意味する。望ましくは、R1/R2の比は、少なくとも約2〜約100の範囲に及ぶ。最も望ましくは、R1/R2の比は、少なくとも約2〜約50の範囲に及ぶ。線状繊維においてR1をR2より大きくする理由は、第1及び第2成分10及び12が収縮又は縮む時に、3次元繊維が非常に望ましい所定の構造上の構成を示すからである。3次元繊維のこのような構造上の構成は、少なくとも1方向において例外的な伸び特性を示す。
V=p(d2/4)L1
式中、Vは固体線状繊維の体積であり、pは円周と円の直径との比を表し、かつ広範囲の数学的問題において定数で表すことができる約3.14159の超越数であり、dは線状繊維の直径であり、L1は線状繊維の初期長さである。
PEO樹脂は、反応性押出し、グラフト化、ブロック重合又は分枝によって化学的に修飾され、その加工性を改善できることに留意すべきである。PEO樹脂は、2001年1月9日にWangらに対して発行された米国特許第6,172,177号に記載される反応性押出し又はグラフト化によって修飾することができる。
紡糸パック30の開口部は、断面が丸い又は円形である必要はなく、バイローバル、トリローバル、正方形、三角形、長方形、楕円形、又は所望のその他の幾何学的断面構成を有することができることに留意すべきである。
1つの二成分繊維36は、紡糸パック30内で板に形成された各開口部毎に形成される。これによって、各々が所与の直径を有する複数の連続溶融繊維36が、第1速度で同時に紡糸パック30から出ることができる。線状の二成分繊維36の各々は、間隔を空けられ、隣接する繊維36と分離されている。各二成分繊維36の直径は、紡糸パック30の底板に形成された開口部の大きさによって規定される。例えば、上述したように、底板の孔又は開口部の直径が約0.1mm〜約2.0mmに及ぶ場合、溶融繊維36の各々は、約0.1mm〜約2.0mmに及ぶ直径を有することができる。溶融繊維36は、板に形成された開口部を出た後、断面積が大きくなることがある傾向にあるが、この伸長は比較的小さい。
冷却チャンバ38において、連続溶融繊維36は、1以上の空気ストリームと接触する。通常、紡糸パック30を出て冷却チャンバ38に入る連続溶融繊維36の温度は、約150℃〜約250℃の範囲である。溶融繊維36の実際の温度は、構成する材料、このような材料の溶融温度、押出しプロセスの間に適用される熱量、並びに他の要因による。冷却チャンバ38内では、連続溶融繊維36は、より低温の空気と接触して、囲まれる。この空気の温度は、約0℃〜約120℃に及ぶことができる。望ましくは、空気は、溶融繊維36を素早く冷却するように冷却又は冷蔵される。しかし、二成分繊維36を形成するのに使用される特定の材料では、周囲の空気又はさらに加熱された空気を用いるのが有利である。しかし、大部分のエラストマー材料では、空気は、約0℃〜約40℃に冷却又は冷蔵される。より望ましくは、空気は、約15℃〜約30℃の温度に冷却又は冷蔵される。より低温の空気を、種々の角度で溶融繊維36に向けることができるが、水平角度又は下向きの角度が最も良く作用するようである。入ってくる空気の速度は、溶融繊維36を効率よく冷却するように維持又は調節することができる。
複数の冷却された連続繊維40は、次いで引伸ばしユニット42に送られる。引伸ばしユニット42は、重力の利点を利用するために冷却チャンバ38の垂直方向下方に位置することができる。引伸ばしユニット42は、冷却された繊維40をその上に引落とせるのに充分な間隔を与えるために十分な高さを有していなければならない。引伸ばしは、冷却された繊維40に、紡糸パック30から下方に出た溶融材料を引く又は引落す加圧空気を供することを含む。空気圧力は、1平方インチあたり(psi)約3ポンド〜約100psiに及ぶことができる。望ましくは、空気圧力は、約4psi〜約50psiに及ぶことができる。より望ましくは、空気圧力は、約5psi〜約20psiに及ぶことができる。冷却チャンバ38において、加圧空気の速度は、冷却された繊維40を効率よく引落すために維持又は調整することができる。
引伸ばしユニット42を出た固体線状繊維44は、次いで可動支持体又は形成表面46に堆積する。可動支持体46は、駆動ロール48によって駆動されつつ、ガイドロール50の周りを回転する連続形成ワイヤ又はベルトとすることができる。必要により、1以上のガイドロールを利用できる。当業者に既知の他の種類の可動支持体も利用できる。可動支持体46は、開口部をもたない、又はそこに複数の開口部が形成されている微細な、中程度の又は粗いメッシュとして構成することができる。例えば、可動支持体46は、標準的な窓網戸と同様の構成を有することができ、又はそれは製紙業界で使用されるワイヤ又はフェルトに似た密な織布とすることができる。真空チャンバ52は、可動支持体46上の固体線状繊維44の蓄積を促進するために、任意に可動支持体46の下方に配置することができる。
この長くなったウェブ84は次いで、一対の回転ロール88及び90の間に形成されたニップ86を通って送られることができる。ロール88及び90の各々は、それぞれ形状が付けられた表面92及び94を有する。形状が付けられた表面92及び94は、適切な大きさにされ、互いに適合する形状にされ、ウェブ84がニップ86を通る時にウェブ84の幅又は横方向を大きくして、より幅の広いウェブ96になるようにする。1又は2方向にウェブを引き伸ばすために、当業者に既知の他の機構を使用できることに留意すべきである。こうした選択肢の1つは、ウェブの側縁部に取り付けたグリッパーを使用し、ウェブを横方向に引き伸ばすことである。別の選択肢は、ウェブを引き伸ばすためにテンターフレームを使用することである。
延伸された幅広のウェブ96において、繊維44の一部は、少なくとも1方向に少なくとも50%延伸される。「延伸される」とは、連続繊維44が冷却又は固体状態で長くされる又は延伸されることを意味する。延伸は、繊維44に働く軸張力によって生じる。繊維44が延伸される時、繊維44の断面積は小さくなる。望ましくは、ウェブ96を形成する繊維44の一部に付与される延伸量は、約50%〜約500%に及ぶことができる。より望ましくは、ウェブ96を形成する繊維44の一部に付与される延伸量は、約50%〜約250%に及ぶことができる。最も望ましくは、ウェブ96を形成する繊維44の一部に付与される延伸量は、約75%〜約200%に及ぶことができる。所望ならば、複数のいくつかの適合ロール対は、ウェブ96の延伸率を除々に増大させるために使用できることに留意すべきである。繊維44の一部が延伸される時、ウェブ96の厚さは薄くなる。ウェブ96の厚さは、約2ミル〜約15ミルに及ぶことができ、延伸により、この厚さは薄くなる。
延伸力が取り除かれた後に、延伸された繊維が収縮又は縮むことができるように、2成分連続繊維44は、延伸される前に、一定の構成を有するべきである。「収縮」とは、以前の状態に、短くなる、元に戻る、引き戻される又は回復する能力のことを意味する。「収縮」及び「縮む」という2つの単語は、本発明を説明するために本明細書において互換的に使用される。
第1及び第2成分10及び12の変形特性は、延伸された繊維が3次元の連続繊維98に収縮する時に現れる螺旋コイルの構成及び大きさに影響することに留意すべきである。
%E=100×(L1−L)/L
式中、%Eは3次元繊維98のパーセント伸びであり、Lは3次元繊維98の収縮した長さであり、L1は直線又は非コイル形状に延伸された後の3次元繊維98の最終長さである。
3次元の連続繊維98は、繊維が線状になる前に少なくとも1方向に例外的に伸びる特性を示す。伸びは、3次元繊維98が直線又は線状になる前に引き伸ばすことができるパーセント長さとして定義される。3次元繊維98の伸び特性の方向は、通常、線状繊維44が延伸された方向と同じである。換言すれば、収縮した繊維98が後で伸びる方向は、その収縮方向と反対である。収縮した繊維98は、2以上の方向に伸び特性を有することが可能である。例えば、収縮した繊維98は、後でx及びy方向の両方に伸ばすことができる。
回復%=[(12−13)/12]×100
式中、l2は試料の狭い区域の延伸された長さであり、l3は試料の狭い区域の収縮した長さである。
図1に再び戻ると、複数の3次元繊維98から形成されたウェブ96は、該ウェブを大きな供給ロール102に蓄積できる巻取りロール100に送られる。供給ロール102が所望の外側直径に達した時、切断ナイフ104及び協働アンビル106を用いてウェブ96を切断することができる。所望の時間にウェブ96を切断又は断つ他の手段も利用できる。こうした切断手段は当業者に周知である。
ウェブ96又は97は、少なくとも1方向、縦方向、横方向に約400%までの伸びを有することができ、又はそれらは、両方向に伸びを有することができる。望ましくは、ウェブ96又は97は、縦方向、横方向、又は両方向に約200%までの伸びを有する。より望ましくは、ウェブ96又は97は、縦方向、横方向又は両方向に約100%までの伸びを有する。ウェブ96又は97は、伸ばされることができ、次いでウェブは、伸び力が取り除かれた時に、ほぼ元の長さに収縮する能力を有する。
本発明はいくつかの具体的な実施形態に関連させて説明されたが、上述の説明に照らして当業者は多くの代替、変更及び変形が明らかであることを理解すべきである。
従って、本発明は、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲内のこのような代替、変更及び変形は全て包含することを意図する。
Claims (26)
- 繊維をウェブに形成する方法であって、
a)回復率R1を有する第1成分と、R1がR2よりも高いものとした場合の回復率R2を有する第2成分とを共押出しし、
b)前記第1及び第2成分を、紡糸パックを通して導き、各々が所定の直径を有する複数の連続溶融繊維を形成し、
c)前記複数の溶融繊維を冷却チャンバに通して、複数の冷却された繊維を形成し、
d)前記複数の冷却された繊維を引伸ばしユニットに通して、前記溶融繊維より小さい直径を有する複数の線状繊維を形成し、
e)前記線状繊維を可動支持体上に堆積させて、繊維の蓄積体を形成し、
f)前記繊維を安定化させ、結合してウェブを形成し、
g)前記ウェブを少なくとも一方向に少なくとも50パーセント延伸し、
h)前記延伸されたウェブを弛緩させ、それにより前記繊維が3次元のコイル形状をもって、前記ウェブに少なくとも一方向の伸長性を与えるようにする、
段階を含む方法。 - 前記繊維が二成分繊維であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記二成分繊維の各々が、芯/鞘断面形状を有することを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記芯/鞘断面形状の前記二成分繊維の各々が、互いに機械的に接着されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記芯/鞘断面形状の前記二成分繊維の各々が、互いに化学的に接着されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記芯/鞘断面形状の前記二成分繊維の各々が、互いに物理的に接着されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記ウェブがスパンボンド不織ウェブであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ウェブが少なくとも一方向に約400%までの伸びを有することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ウェブ中の前記第1成分の体積パーセントが、約40%から約80%までであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 繊維をウェブに形成する方法であって、
a)回復率R1を有する第1成分と、R1がR2より高いものとした場合の回復率R2を有する第2成分とを共押出しし、
b)前記第1及び第2成分を、紡糸パックを通して導き、各々が所定の直径を有する複数の連続溶融繊維を形成し、
c)前記複数の溶融繊維を冷却チャンバに通して、複数の冷却された繊維を形成し、
d)前記複数の冷却された繊維を、前記第1速度より大きい第2速度で引伸ばしユニットに通して、各々が前記溶融繊維より小さい直径を有する複数の線状繊維を形成し、
e)前記線状繊維を可動支持体上に堆積させて、繊維の蓄積体を形成し、
f)前記繊維の蓄積体上に高温空気を向けて、安定化された繊維を形成し、
g)前記安定化された繊維を結合してウェブを形成し、
h)前記ウェブを縦方向及び横方向に少なくとも50パーセント延伸し、
i)前記延伸されたウェブを弛緩させ、それにより前記繊維が3次元のコイル形状をもって、前記ウェブに二方向の伸長性を与えるようにする、
段階を含む方法。 - 前記ウェブにおいて1平方インチ当たり少なくとも1つの結合点が形成されることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記ウェブにおいて1平方インチ当たり少なくとも30の結合点が形成されることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記ウェブが、約50パーセントから約500パーセントまで延伸されることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記ウェブが、約50パーセントから約250パーセントまで延伸されることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記溶融繊維の各々が、約0.1ミリメートルから約2.0ミリメートルまでの所定の直径を有することを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記ウェブが、少なくとも一方向に約200%までの伸びを有することを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記繊維を安定化させるために、前記繊維の蓄積体に複数の高温空気流をあてることをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 前記第1成分がエラストマー材料であることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記第2成分がポリオレフィンであることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 二成分繊維をウェブに形成する方法であって、
a)回復率R1を有する第1成分と、R1がR2より高いものとした場合の回復率R2を有する第2成分とを共押出しし、
b)前記第1及び第2成分を、紡糸パックを通して導き、各々が所定の直径を有する複数の連続溶融繊維を形成し、
c)前記複数の溶融繊維を冷却チャンバに向けて、複数の冷却された繊維を形成し、
d)前記複数の冷却された繊維を、前記第1速度より大きい第2速度で引伸ばしユニットに通して、各々が前記溶融繊維より小さい直径を有する複数の線状繊維を形成し、
e)前記線状繊維を可動支持体上に堆積させて、繊維の蓄積体を形成し、
f)前記繊維の蓄積体上に高温空気を向けて、安定化されたウエブを形成し、
g)前記安定化されたウェブを少なくとも一方向に少なくとも50パーセント延伸し、
h)前記延伸されたウェブを弛緩させ、それにより前記繊維が3次元のコイル形状をもつようにし、
i)前記延伸されたウェブを結合して、少なくとも一方向の伸長性をもつウェブを形成する、
段階を含む方法。 - 前記安定化されたウェブの一部が、二方向に延伸されることを特徴とする請求項20に記載の方法。
- 前記安定化されたウェブが、最初に縦方向に延伸され、次いで横方向に延伸されることを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 前記ウェブにおいて、1平方インチ当たり少なくとも1つの結合部が形成されることを特徴とする請求項20に記載の方法。
- 前記ウェブにおいて、1平方インチ当たり少なくとも30の結合部が形成されることを特徴とする請求項20に記載の方法。
- 前記ウェブは、少なくとも一方向に約100%までの伸びを有することを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記ウェブは、二方向に約400%までの伸びを有することを特徴とする請求項17に記載の方法。
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