JP2014012919A - 表面修飾された二成分ポリマー繊維 - Google Patents

Abstract

【課題】合成繊維の衣類様感覚（天然繊維の感触）を改善するための増大した表面粗さを有する二成分繊維を提供する。
【解決手段】繊維は、第１のポリマーと、繊維の表面の少なくとも一部を形成する層となるコンポジットを含む。コンポジットは、第２のポリマー及びフィラーによって形成され、フィラーの平均粒子径は、コンポジットにより形成される層の厚みよりも大きい。この繊維は、対称的又は非対称的なシース／コア形態又は並列形態を有することができる。繊維がシース／コア形態であるとき、コンポジットはシースを形成し、かつフィラーの平均粒子径はシースの厚みよりも大きい。
【選択図】なし

Description

本発明は一般には、繊維及びその製造プロセスに関する。より具体的には、本発明は、
増大した表面粗さ及び改善された手触りを有する合成繊維に関する。

繊維及び布地の多くの形態が熱可塑性プラスチックから作製されている。そのような繊
維及び布地の性状は、少なくとも部分的には、繊維及び布地が作製されるポリマー、なら
びに繊維及び布地が作製されるプロセスの関数である。これらの様々なポリマー、繊維タ
イプ及び布地タイプ、ならびに繊維及び布地を作製するためのプロセスの典型として、米
国特許第４，０７６，６９８号、同第４，６４４，０４５号、同第４，８３０，９０７号
、同第４，９０９，９７５号、同第４，５７８，４１４号、同第４，８４２，９２２号、
同第４，９９０，２０４号、同第５，１１２，６８６号、同第５，３２２，７２８号、同
第４，４２５，３９３号、同第５，０６８，１４１号及び同第６，１９０，７８６号に記
載されるものが挙げられる（それぞれの全体が参照により本明細書中に組み込まれる）。

鉱物添加物を、熱可塑性プラスチックから製造される繊維の性質に影響を及ぼすために
有利に用いることができる。例えば、米国特許第４，２５４，１８２号では、サイズが１
０ミリミクロン〜２００ミリミクロンの範囲にあるシリカを配合することによって繊維が
製造される。その後、シリカは、繊維に表面の不規則さ又は凹みをもたらすために繊維か
ら取り出される。その結果、有効繊維表面積及び摩擦係数を増大させることができ、これ
により、繊維の滑らかなワックス的感触、光沢のある外観、及び色の深みの感覚を低下さ
せ得る。

鉱物はまた、コンポジットを形成するために、また、所望される物理特性の利益を得る
ためにポリマーに包まれている。米国特許第６，７９７，３７７号は、二酸化チタン、ワ
ックス及び少なくとも１つの鉱物フィラー（例えば、カオリン又は炭酸カルシウムなど）
を含有する熱可塑性ポリマー（特にポリプロピレン）から作製された繊維を記載する。フ
ィラーは、ポリマー物質の内部に包まれるような量で加えられる。オイル及び鉱物の混合
物が一緒にポリプロピレンに加えられるとき、ウエブの柔らかさが改善される一方で、ウ
エブの引張り強さが一般に低下することもまた、本特許から認められる。

米国特許第５，４１３，６５５号及び同第５，３４４，８６２号は、不織用途のための
一成分繊維における被包化添加物としてのシリカの使用を記載する。添加物系は２つの成
分（ポリシロキサンポリエーテル及び疎水性フュームドシリカ）を含む。シリカが熱可塑
性ポリオレフィンの３ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍの量で加えられ、ポリエーテルが熱可塑性
ポリオレフィンの０．１重量パーセント〜３重量パーセントの量で加えられる。要求され
る利益は、スパンボンド不織布の引張り強さの著しい増大である。

従って、合成繊維の衣類様感覚（天然繊維の感触）を改善する必要がある。

１つの態様において、本発明は、増大した表面粗さを有する二成分繊維に関する。この
二成分繊維は、第１のポリマーと、コンポジットとを含むことができる。コンポジットは
、繊維の表面の少なくとも一部を形成する層を形成することができる。コンポジットは第
２のポリマー及びフィラーを含むことができる。フィラーの平均粒子径を、コンポジット
により形成される層の厚みよりも大きくすることができる。

本発明はまた、コンポジットを形成するために、第１のポリマーと、フィラーとを混合
する工程と、二成分繊維を形成するために、第２のポリマーと、コンポジットとを熱結合
条件の下で同時押し出しする工程とを含む、二成分繊維を形成する方法を提供する。第２
のポリマーはポリマーコアを形成することができ、コンポジットは、繊維の表面の少なく
とも一部を形成する層を形成することができる。フィラーの平均粒子径を、コンポジット
の層の厚みよりも大きくすることができる。

本発明はまた、（ａ）第１のポリマーと、（ｂ）繊維の表面の少なくとも一部を形成す
る層を形成する第２のポリマーとを熱結合条件の下で同時押し出しすることを含む、二成
分繊維を製造するための方法の改善を提供する。この改善は、コンポジットを形成するた
めに、フィラーを第２のポリマーと混合すること（ただし、フィラーの平均粒子径は、コ
ンポジットにより形成される層の厚みよりも大きい）を含む。

本発明の他の態様及び利点が下記の説明及び添付された特許請求の範囲から明らかであ
る。

典型的な合成繊維は、押し出し及び延伸されるので、乱れが非常に少ない非常に滑らか
な表面を有し、従って、滑らかなオイル状の感触をもたらす。１つの態様において、本発
明の実施形態は、合成繊維の手触り感覚を改善するために繊維の表面粗さを改変すること
に関連する。本発明は、表面粗さを合成繊維に与えるための方法を提供し、この場合、二
成分繊維のシースから外側に広がる表面粗さが、改善された手触り感覚をもたらし、これ
により、繊維の滑らかなオイル状の感触を低下させる。１つの実施形態において、鉱物フ
ィラー（例えば、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）など）をポリマーシースに加えること（
この場合、鉱物フィラーは、シースの厚みよりも大きい平均粒子径を有する）により、「
突き出る（stick-out）」効果をもたらすことができ、これにより、より粗い表面がもた
らされ、手触り感覚が改善される。

一般的定義

本明細書中で使用される「繊維」は、直径に対する長さの比率が約１０よりも大きい材
料を意味する。繊維は、典型的には、その直径に従って分類される。フィラメント繊維は
一般には、約１５デニールを超える個々の繊維直径を有するものとして定義され、通常は
、約３０デニールを超える。ファインデニール繊維は一般には、約１５デニール未満の直
径を有する繊維を示す。ミクロデニール繊維は一般には、約１００ミクロン未満の直径を
有する繊維として定義される。

「フィラメント繊維」又は「モノフィラメント繊維」は、長さが有限である材料の不連
続なストランド（すなわち、所定の長さのセグメントに切断されているか、又は、そうで
ない場合には分割されているストランド）である「ステープル繊維」とは対照的に、長さ
が無限である（すなわち、予め決められていない）材料の連続するストランドを意味する
。

「ポリオレフィンポリマー」は、１又はそれ以上のオレフィンに由来する熱可塑性ポリ
マーを意味する。ポリオレフィンポリマーは１又はそれ以上の置換基（例えば、官能基、
例えば、カルボニル、スルフィドなど）を有することができる。本発明の目的のために、
「オレフィン」には、１又はそれ以上の二重結合を有する脂肪族化合物、脂環式化合物及
び芳香族化合物が含まれる。代表的なオレフィンには、エチレン、プロピレン、１−ブテ
ン、１−ヘキセン、１−オクテン、４−メチル−１−ペンテン、ブタジエン、シクロヘキ
セン、ジシクロペンタジエン、スチレン、トルエン及びα−メチルスチレンなど含まれる
。

「温度安定的」及びこれに類似する用語は、本発明のポリオレフィンポリマーを含む繊
維あるいは他の構造物又は物品が、約９０℃（約２００°Ｆ）、例えば、そのような構造
物又は物品から作製される布地の製造時、加工時（例えば、乾燥時）及び／又はクリーニ
ング時に受ける温度などの温度にさらされた後、繰り返される伸長及び収縮の期間中にお
いてその弾性を実質的に維持することを意味する。

「弾性」は、繊維が、１００パーセントのひずみ（長さの２倍）への最初の引っ張りの
後、及び４回目の引っ張りの後で、その伸びた長さの少なくとも約５０パーセントを回復
することを意味する。弾性はまた、繊維の「永久ひずみ」によって表すことができる。永
久ひずみは弾性の逆である。繊維は特定の点まで伸ばされ、続いて、伸びる前の元の位置
に解放され、その後、再び伸ばされる。繊維が負荷を引っ張り始める点はパーセント永久
ひずみと呼ばれる。「弾性材料」はまた、当分野では「エラストマー」及び「エラストマ
ー性」とも呼ばれる。弾性材料（これはときには弾性品と呼ばれる）には、ポリオレフィ
ンポリマーそのもの、ならびに限定されないが、繊維、フィルム、ストリップ、テープ、
リボン、シート、被覆物及び成形物などの形態であるポリオレフィンポリマーが含まれる
。好ましい弾性材料は繊維である。弾性材料は、硬化又は非硬化、照射又は非照射、及び
／あるいは、架橋又は非架橋であり得る。

「非弾性材料」は、上記で定義されるような弾性的でない材料（例えば、繊維など）を
意味する。

「実質的に架橋された」及びこれに類似する用語は、ポリオレフィンポリマーが、形状
化された場合、又は、物品の形態である場合、７０重量パーセント以下のキシレン抽出分
（すなわち、３０重量パーセント以上のゲル含有量）を有すること、好ましくは、４０重
量パーセント以下のキシレン抽出分（すなわち、６０重量パーセント以上のゲル含有量）
を有することを意味する。キシレン抽出分（及びゲル含有量）はＡＳＴＭ Ｄ−２７６５
に従って求められる。

「硬化された」及び「実質的に硬化された」は、ポリオレフィンポリマーが、形状化さ
れた場合、又は、物品の形態である場合、実質的な架橋を誘導した処理に供されたか、又
は、そのような処理にさらされたことを意味する。本発明の繊維は、当業者には公知であ
る様々な方法によって硬化又は架橋することができる。

「硬化性」及び「架橋性」は、ポリオレフィンポリマーが、形状化された場合、又は、
物品の形態である場合、硬化又は架橋されておらず、また、実質的な架橋を誘導した処理
に供されていないか、又は、そのような処理にさらされていないことを意味する（但し、
ポリオレフィンポリマーは、形状化された場合、又は、物品の形態である場合、そのよう
な処理に供されたとき、又は、そのような処理にさらされたとき、実質的な架橋を達成す
る添加物又は官能性を含む）。本発明の実施において、硬化、照射又は架橋はＵＶ線によ
って達成することができる。

「ホモフィル（homofil）繊維」は、１つだけのポリマー領域又はポリマードメインを
有し、（二成分繊維が有するように）何らかの他の異なったポリマー領域を有しない繊維
を意味する。

「二成分繊維」は、２つまたはそれ以上の異なったポリマー領域又はポリマードメイン
を有する繊維を意味する。二成分繊維はまた、コンジュゲート繊維又は多成分繊維として
知られている。そのポリマーは通常、互いに異なっているが、２つまたはそれ以上の成分
が同じポリマーを含む場合がある。ポリマーは二成分繊維の断面にわたって実質的に異な
った帯域で配置され、かつ、通常、二成分繊維の長さに沿って連続して伸びている。二成
分繊維の形態は、例えば、シース／コア配置（この場合、一方のポリマーが別のポリマー
によって取り囲まれる）、並列配置、パイ配置又は「海島（islands-in-the sea）」配置
が可能である。様々な二成分繊維がさらに、米国特許第６，２２５，２４３号、同第６，
１４０，４４２号、同第５，３８２，４００号、同第５，３３６，５５２号及び同第５，
１０８，８２０号に記載される。これらの特許はその全体が参照により組み込まれる。

「メルトブローン（meltblown）繊維」は、溶融された熱可塑性ポリマー組成物を、複
数の細かい（通常の場合には円形の）ダイキャピラーに通して、溶融されたスレッド又は
フィラメントとして、スレッド又はフィラメントの直径を縮小して細くするために機能す
る集束する高速度のガス流（例えば、空気）の中に押し出すことによって形成される繊維
である。フィラメント又はスレッドは高速度のガス流によって運ばれ、捕集用表面に堆積
して、平均直径が一般には１０ミクロン未満であるランダムに散らばった繊維のウエブを
形成する。

「メルトスパン（meltspun）繊維」は、少なくとも１種のポリマーを溶融し、その後、
溶融状態での繊維を、ダイの直径（又は他の断面形状）よりも小さい直径（又は他の断面
形状）に延伸することによって形成される繊維である。

「スパンボンド繊維」は、溶融された熱可塑性ポリマー組成物を、紡糸口金の複数の細
かい（通常の場合には円形の）ダイキャピラーに通してフィラメントとして押し出すこと
によって形成される繊維である。押し出されたフィラメントの直径は急速に縮小し、その
後、フィラメントは捕集用表面に堆積して、平均直径が一般には約７ミクロン〜約３０ミ
クロンの間であるランダムに散らばった繊維のウエブを形成する。

「不織」は、編物の場合のように特定可能な様式ではなく、ランダムに相互の間に入る
個々の繊維又はスレッドからなる構造を有するウエブ又は布地を意味する。本発明の弾性
繊維は、不織構造物、ならびに非弾性材料との組合せでの弾性不織布のコンポジット構造
物を調製するために用いることができる。

「ヤーン」は、織布又は編物及び他の物品の製造において使用することができる連続し
た長さの撚られているフィラメント、又は、そうでない場合には絡み合ったフィラメント
を意味する。ヤーンは被覆されていてもよく、非被覆であってもよい。被覆されたヤーン
は、別の繊維又は材料（典型的には、天然繊維、例えば、綿又は羊毛など）の外側被覆物
の内部に少なくとも部分的に包まれたヤーンである。本明細書中で使用される「繊維」又
は「繊維状」は、そのような材料の長さ対直径の比率が約１０よりも大きい粒子状の材料
を意味する。逆に、「非繊維」又は「非繊維状」は、直径に対する長さの比率が約１０以
下である粒子状の材料を意味する。

繊維及び他の物品の製造

本発明者らは、有利なことに、改善された手触りを有する二成分繊維が、繊維の表面粗
さを改変することによって製造され得ることを発見している。二成分繊維は少なくとも２
つの成分、すなわち、少なくとも２つの異なったポリマー形態を有する成分を含むことが
できる。第１の成分、すなわち、「成分Ａ」は、高い温度での熱結合時に繊維形態を一般
には保持するという目的を果たす。第２の成分、すなわち、「成分Ｂ」は、接着剤の機能
を果たす。成分Ａは、成分Ｂよりも高い融点を有することができる。例えば、１つの実施
形態において、成分Ａは、成分Ｂが溶融する温度よりも少なくとも約２０℃高い溶融温度
（好ましくは、少なくとも約４０℃高い溶融温度）を有することができる。別の実施形態
において、成分Ａ及び成分Ｂは類似する融点を有することができる。さらに別の実施形態
において、成分Ｂは、成分Ａよりも高い融点を有することができる。

簡略化するために、二成分繊維の構造が本明細書中ではコア／シース構造として示され
る。しかしながら、繊維の構造は、成分Ｂが、繊維の表面の少なくとも一部分を形成する
層を形成する、上記で記載されたような数多くの多成分形態のいずれか１つ（例えば、コ
ア／シース配置、並列配置、パイ配置又は「海島」配置など）を有することができる。

いくつかの実施形態において、コア（成分Ａ）は熱可塑性ポリマー（例えば、ポリオレ
フィンなど）を含むことができる。他の実施形態において、コアはエラストマーポリマー
を含むことができ、その例示として、均一に枝分かれしたポリオレフィン、ジブロック又
はトリブロック又はマルチブロックのエラストマーコポリマー（例えば、オレフィン性コ
ポリマーなど、例えば、スチレン−イソプレン−スチレン、スチレン−ブタジエン−スチ
レン、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレン又はスチレン−エチレン／プロピレン−
スチレンなど）、ポリウレタン、ポリアミド及びポリエステルが挙げられる。特定の実施
形態において、コアは、国際公開第２００５／０９０４２７号パンフレット（これは参照
により本明細書中に組み込まれる）に開示されるオレフィンブロックコポリマーを含むこ
とができる。

シース（接着剤又は成分Ｂ）もまたエラストマーとすることができる（例えば、均一に
枝分かれしたポリオレフィンなど、好ましくは、均一に枝分かれしたエチレン又はプロピ
レン）。これらの材料は周知のものである。例えば、米国特許第６，１４０，４４２号は
、均一に枝分かれした実質的に線状のポリオレフィン（特に、エチレンポリマー）の優れ
た開示を提供する（その内容は参照により本明細書中に組み込まれる）。

鉱物フィラーを、コンポジットを形成するために、また、所望される性質を高めるため
にシースに加えることができる。好ましい実施形態において、鉱物フィラーの平均粒子径
はシースの厚みよりも大きく、これにより、「突き出る」効果がもたらされる。「突き出
る」効果を、図１に示されるようなコア／シースの二成分繊維について例示することがで
きる。図１において、ポリマーコア１０が、ポリマーマトリックス１２及び鉱物フィラー
１４を含むコンポジットシースによって取り囲まれる。図２は、並列型の二成分繊維につ
いての「突き出る」効果を例示する。二成分繊維の他の形態は類似した特徴を有し、この
場合、コンポジット成分Ｂが、「突き出る」効果をもたらすように繊維の表面の少なくと
も一部分を形成し、これにより、表面の粗さを繊維上に生じさせる。

特定の実施形態において、鉱物フィラーはシースの約１重量パーセント〜約２５重量パ
ーセントを構成することができる。他の実施形態において、鉱物フィラーは、シースの約
２重量パーセント〜約２０重量パーセント、シースの約３重量パーセント〜約１５重量パ
ーセント、又は、シースの約５重量パーセント〜約１０重量パーセントを構成することが
できる。シースはまた、シースの約０重量パーセントから約５重量パーセントまでの範囲
にある他の添加物を含むことができ、これらには、可塑剤、相容化剤、及び当分野におい
て一般的な他の添加物が含まれる。

繊維の摩擦係数の特徴を高めるために、すなわち、「突き出る」効果を生じさせるため
に本発明において有用なフィラーには、非処理及び処理されたシリカ、アルミナ、二酸化
ケイ素、タルク、炭酸カルシウム及び粘土が含まれるが、これらに限定されない。特定の
実施形態において、好ましい鉱物フィラーは炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）である。他の
実施形態において、鉱物フィラーは、相容化された鉱物とすることができ、この場合、鉱
物は、ポリマーマトリックスにおける鉱物の分散性及び相容性を高めるために化合物によ
り被覆される。例えば、鉱物は炭酸カルシウムとすることができ、この場合、炭酸カルシ
ウムは、ポリマーマトリックスにおける炭酸カルシウムの分散性及び相容性を高めるため
にステアリン酸により被覆される。

シースコンポジットにおいて使用される鉱物フィラーの平均粒子径は、所望されるシー
ス厚みに基づいて選択することができ、典型的には約０．１ミクロン〜約２０ミクロンの
範囲であり得る。例えば、シース厚みが１ミクロンである繊維については、平均粒子径が
約１ミクロンを超える鉱物フィラーにより、所望される「突き出る」効果を生じさせるこ
とができる。いくつかの実施形態において、鉱物フィラーのシースの厚みに対する平均粒
子径の比率は約１．０以上であり得る。他の実施形態において、この比率は約１よりも大
きくてもよく、但し、約２未満であり得る。他の実施形態において、この比率は約１．２
よりも大きくてもよく、但し、約１．８未満であり得る。

鉱物フィラーは、一部の粒子が平均粒子径よりも小さく、他の粒子が平均粒子径よりも
大きい、粒子径分布を有することができる。粒子径分布は、実現された「突き出る」効果
に影響を及ぼし得る。例えば、シースの厚みよりも小さい多くの粒子はシースの内部に包
まれる（例えば、図１及び図２における粒子１６など）。シースの厚みを十分に超えるサ
イズを有する粒子は接着問題を生じさせることがあり、この場合、そのような粒子はコン
ポジットマトリックス中に留まらない。より大きい粒子径分布はまた、（下記でさらに記
載されるように）シースから突き出る粒子間のより大きい間隔を生じ得る。本発明のいく
つかの実施形態において、好ましい粒子径分布は約５未満であり得る。他の実施形態にお
いて、好ましい粒子径分布は約３未満であり得る；他の実施形態では、約２．５未満、約
２．０未満、又は、約１．５未満であり得る。

繊維の直径は様々な様式で測定及び報告することができる。一般に、繊維の直径はフィ
ラメントあたりのデニールで測定される。デニールは繊維用語である。 繊維の直径は様
々な様式で測定及び報告することができる。一般に、繊維の直径はフィラメントあたりの
デニールで測定される。デニールは、その繊維長さの９０００メートルあたりの繊維のグ
ラム数として定義される繊維用語である。モノフィラメントは一般には、フィラメントあ
たりのデニールが１５を超える、押し出されたストランドを示し、通常は、フィラメント
あたりのデニールが３０を超える、押し出されたストランドを示す。ファインデニール繊
維は一般には、約１５以下のデニールを有する繊維を示す。ミクロデニール（又はミクロ
繊維）は一般には、約１００マイクロメートルを超えない直径を有する繊維を示す。本発
明の繊維については、直径を広範囲に変化させることができ、これによる繊維の弾性に対
する影響はほとんどない。しかしながら、繊維のデニールは、仕上がった物品の能力を満
足させるために調節することができ、そのようなものとして、好ましくは、メルトブロー
ン繊維については約０．５デニール／フィラメント〜約３０デニール／フィラメントとす
ることができ、スパンボンド繊維については約１デニール／フィラメント〜約３０デニー
ル／フィラメントとすることができ、連続巻き取りフィラメントについては約１デニール
／フィラメント〜約２０，０００デニール／フィラメントとすることができる。シースの
厚み及び鉱物フィラーの平均粒子径は、所望のフィラメントの直径又はデニールに基づい
て選択することができる。

本発明の二成分繊維は、繊維の８０重量パーセント〜９０重量パーセントを構成するコ
アを有することができる。他の実施形態において、コアは繊維の８５重量パーセント〜９
５重量パーセントが可能である。本発明の二成分繊維は、繊維の約１重量パーセント〜約
２０重量パーセントを構成するシースを有することができる。他の実施形態において、シ
ースは繊維の約５重量パーセント〜約１５重量パーセントを構成する。

繊維の形状は限定されない。例えば、典型的な繊維は円形の断面形状を有し、しかし、
ときには、繊維は、異なる形状（例えば、三葉形状、又は、平坦（すなわち、「リボン」
様）形状など）を有する。本明細書中に開示される二成分繊維は繊維の形状によって限定
されない。

本発明の二成分繊維は、弾性布地を作製するために、他の繊維（例えば、ＰＥＴ、ナイ
ロン、綿、ＫＥＶＬＡＲ（登録商標）（これはＥ．Ｉ．Ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏ
ｕｒｓ Ｃｏ．から入手可能である）など）とともに使用することができる。付加された
利点として、特定の二成分繊維の耐熱性（及び耐水性）により、ポリエステル−ＰＥＴ繊
維が通常のＰＥＴ染色条件で染色されることが可能になる。他の一般に使用される弾性繊
維、特に、スパンデックス（例えば、ＬＹＣＲＡ（登録商標）、これは、Ｅ．Ｉ．Ｄｕ
Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ Ｃｏ．から入手可能なスパンデックスである）は、典
型的には、性質の劣化を防止するために、それほど過酷でないＰＥＴ染色条件で使用され
る。

第３，４８５，７０６号及び同第４，９３９，０１６号、ステープル繊維をカーディン
グ（carding）し、熱的に結合すること；連続繊維を１回の連続操作でスパンボンディン
グすること；あるいは、繊維をメルトブローイングして布地とし、続いて、得られたウエ
ブをカレンダー処理するか、又は、熱的に結合することによって。これらの様々な不織布
製造技術が当業者には周知であり、本発明の範囲はいずれかの特定の方法に限定されない
。そのような繊維から作製された他の構造物もまた本発明の範囲内に含まれ、これらには
、例えば、本発明の繊維と、他の繊維（例えば、ＰＥＴ、綿など）との配合物が含まれる
。

本発明の二成分繊維及び布地を使用して作製することができる二次加工品には、弾性部
分を有する弾性コンポジット品（例えば、おむつ）が含まれる。例えば、弾性部分が典型
的には、（米国特許第４，３８１，７８１号（これはその全体が参照により本明細書中に
組み込まれる）に示されるように）、おむつが落ちることを防止するためのおむつのウエ
ストバンド部分に、また、漏れを防止するための脚バンド部分に組み立てられる。多くの
場合、そのような弾性部分は、快適さ及び確実性の良好な組合せのためのより良好な形態
一致システム及び／又は形態固定システムの向上をもたらす。本発明の繊維及び布地はま
た、弾性を通気性と両立させる構造物を製造することができる。例えば、本発明の弾性繊
維、弾性布地及び／又は弾性フィルムは、米国特許第６，１７６，９５２号（これはその
全体が参照により本明細書中に組み込まれる）に開示される構造物に組み込むことができ
る。

本発明の弾性繊維及び弾性布地はまた、米国特許第２，９５７，５１２号（‘５１２号
特許）（これはその全体が参照により本明細書中に組み込まれる）に記載されるような様
々な構造物において使用することができる。例えば、‘５１２号特許に記載される構造物
の層５０（すなわち、弾性成分）を、平坦な非弾性材料、プリーツ加工、クレープ加工、
けん縮加工などがなされた非弾性材料が弾性構造物にされる場合には特に、本発明の弾性
繊維及び弾性布地により置き換えることができる。本発明の弾性繊維及び／又は弾性布地
を非弾性の繊維、布地又は他の構造物に取り付けることを、溶融結合することによって、
又は、接着剤を用いて行うことができる。ギャザー加工又はシャーリング加工（shirted
）された弾性構造物を、取り付け前に（‘５１２号特許に記載されるように）非弾性成分
をプリーツ加工することによって、又は、取り付け前に弾性成分を予備延伸することによ
って、又は、取り付け後に弾性成分を熱収縮することによって、本発明の弾性繊維及び／
又は弾性布地及び非弾性成分から製造することができる。

本発明の繊維はまた、新規な構造物を作製するために、スパンレース（又は流体力学的
にからみ合った）プロセスにおいて使用することができる。例えば、米国特許第４，８０
１，４８２号（これはその全体が参照により本明細書中に組み込まれる）は、本明細書中
に記載される新規な弾性繊維及び／又は弾性布地を用いて今では作製することができる弾
性シート（１２）を開示する。本明細書中に記載されるような連続する弾性フィラメント
はまた、高い弾力性が所望される織物用途において使用することができる。

米国特許第５，０３７，４１６号（‘４１６号特許）（これはその全体が参照により本
明細書中に組み込まれる）は、弾性リボンを使用することによる形態一致用の上部シート
の利点を記載する（‘４１６号特許の部材１９を参照のこと）。本発明の弾性繊維は‘４
１６号特許の部材１９の機能を果たすことができ、又は、所望の弾性を提供するために布
地形態で使用することができる。

弾性パネルもまた、本明細書中に開示される本発明の弾性繊維及び弾性布地から作製す
ることができ、そのような弾性パネルは、例えば、米国特許第４，９４０，４６４号（‘
４６４号特許）（これはその全体が参照により本明細書中に組み込まれる）の部材１８、
部材２０、部材１４及び／又は部材２６として使用することができる。本明細書中に記載
される本発明の弾性繊維及び弾性布地はまた、複合サイドパネルの弾性成分（例えば、‘
４６４号特許の層８６）として使用することができる。

本発明の弾性材料はまた、穴形成、スリット形成、微細孔形成、又は、繊維もしくは発
泡体との混合など、及びそれらの組合せによることを含めて、当分野では周知である任意
の方法によって透過性又は「通気性」にすることができる。そのような方法の例には、米
国特許第３，１５６，２４２号（Ｃｒｏｗｅ，Ｊｒ．）、米国特許第３，８８１，４８９
号（Ｈａｒｔｗｅｌｌ）、米国特許第３，９８９，８６７号（Ｓｉｓｓｏｎ）及び米国特
許第５，０８５，６５４号（Ｂｕｅｌｌ）が含まれる（これらのそれぞれがその全体にお
いて参照により本明細書中に組み込まれる）。

炭酸カルシウム充填シースの表面粗さモデル

上記で記載されたように、本発明の二成分繊維は、ポリマー材料と、「突き出る」効果
を生じさせるフィラーとを含むシースを含むことができる。繊維の表面粗さをシース厚み
に対する粒子径の比率及びシースにおける粒子間隔距離に関して記載する単純なモデルが
、本発明をより良く理解することを可能にするために下記に示される。

ＰＰ不織布地の手触り感覚は、Ｋａｗａｂａｔａ測定システムにおけるように微視的レ
ベルでの布地の表面粗さに関連づけることができる。表面粗さは、何らかの理想的な形態
又は定められた形態からの表面形状のずれとして定義される場合がある。従って、名目上
平坦な表面については、粗さは、投影された名目上の面積の真の総面積の比率に関して定
義され得るか、又は、何らかの定められた線に沿って得られるプロファイルの傾きとして
定義され得るか、又は表面における高い地点と低い地点との距離として定義されうる。２
つの用語、すなわち、シース厚みに対する平均粒子径の比率及びシースにおける粒子間隔
が、繊維表面の粗さを記述するために本明細書中では使用される。下記に示されるように
、粗さは繊維及びフィラーの物理的特性に直接に相関する。ミクロコンポジットシースの
厚みについての単純な数学的モデルを確立するために、シースを、２相充填コンポジット
システムであると仮定し、一方、コアを、均質なポリマー樹脂（例えば、均質なポリプロ
ピレン（ｈＰＰ）など）であると仮定する。

２相コンポジットにおける成分の重量含有量及び体積含有量の間における相関

２相コンポジットシステムについては、重量百分率を体積百分率に変換するために、下
記の式を使用できること、
α_av＝１／（１＋（１／α_aw−１）ρ_a／ρ_b） （１）
又は、式（２）が、体積百分率から重量百分率変換するために使用できること、
α_aw＝１／（１＋（１／α_av−１）ρ_b／ρ_a） （２）
（式中、α_avは成分「ａ」の体積百分率であり、α_awは成分「ａ」の重量百分率であり、
ρ_aは成分「ａ」の密度であり、ρ_bは成分「ｂ」の密度である。）
が示され得る。

例えば、炭酸カルシウム充填ｈＰＰコンポジットについては、ＰＰの密度が０．９０と
して仮定され、炭酸カルシウムの密度が２．７であり、使用されるＣａＣＯ₃の体積百分
率が２パーセントである。式（２）から、この炭酸カルシウム充填ｈＰＰコンポジットの
充填レベルは５．７７重量パーセントと等価である。

二成分繊維についての２相コンポジットシースの厚みの予測

厚みの予測のために用いられた仮定では、（１）二成分繊維の断面が２つの完全な同心
円からなること；及び（２）二成分繊維のコンポジットシース及び均質なコアの部分が、
一方からもう一方への侵入を伴うことなく２つの異なった相として形成することが含まれ
る。

二成分繊維におけるシース含有量が重量百分率によって与えられるとき、コンポジット
シースの厚みを推定するための必要条件の式は下記のとおりである。
ρ_s＝Ａ_fρフィラー＋（１―Ａ_f）ρ_m
ｋ＝０．５｛（ρ_cｗ_s／ρ_sｗ_c＋１）^0.5−１｝
ｈ＝１１．８９４ｋ［ｄｐｆ／（ρ_c＋４ρ_sｋ（１＋ｋ））］^0.5
Ｄ_c＝ｈ／ｋ
Ｄ_f＝Ｄ_c＋２ｈ
式中、ρフィラーはフィラーの密度（ｇ／ｃｍ³）である；ρ_mはポリマーマトリックスの
密度（ｇ／ｃｍ³）である；Ａ_fはミクロコンポジットにおけるフィラーの体積パーセント
である；ｗ_fはミクロコンポジットにおけるフィラーの重量パーセントである；ρ_cは二成
分繊維のコア部におけるポリマーの密度（ｇ／ｃｍ³）である；ρ_sは二成分繊維のシース
部におけるポリマーの密度（ｇ／ｃｍ³）である；ｗ_cはコア部の重量パーセントである；
ｗ_sはシース部の重量パーセントである（但し、ｗ_c＋ｗ_s＝１である。）；Ｖ_cはコア部の
体積パーセントである；Ｖ_sはシース部の体積パーセントである（但し、Ｖ_c＋Ｖ_s＝１で
ある。）；ｄｐｆはフィラメントあたりのデニールであるか、又は、９０００メートルで
のフィラメントのグラム数である；ｋは、シース対コアに関連するパラメーターである；
ｈはシースの厚み（ミクロン）である；Ｄ_cはコア部の直径（ミクロン）である；Ｄ_fは二
成分繊維の直径（ミクロン）である。

重量パーセント（ｗ_f）による既知フィラー含有量に基づいた炭酸カルシウム充填二成
分ｈＰＰ繊維のシース厚みの推定値の例が表１に示される。コアがｈＰＰポリマー（密度
＝ρ_c＝０．９０ｇ／ｃｍ³）であり、一方、シースが、炭酸カルシウム（密度＝２．７０
ｇ／ｃｍ³）が充填されたｈＰＰミクロコンポジットであり、これにより、コア密度（ρ_c
）よりも大きいシース密度（ρ_s）がもたらされる。

二成分繊維におけるシース含有量が体積百分率として既知であるとき、コンポジットシ
ースの厚みを計算するための式は、上記で示されるような体積百分率及び重量百分率の間
における関係に基づいて変形される。

シースにおけるフィラー含有量を重量百分率又は体積百分率のいずれかとして表すこと
ができ、従って、シースの厚みを推定するための式はそれに従って展開することができる
。これらの式はシースの厚みを近似するにすぎないことに留意しなければならない。粒子
の「突き出る」部分の体積が、ポリマーマトリックスに埋もれたかのように含まれている
からである。このため、実際のシース厚みは、予測された厚みよりも小さくなる。しかし
ながら、シースにおけるフィラーの体積百分率は典型的には低い（１５％以下）ので、そ
れに伴う誤差は小さく、大抵の場合には無視することができる。

表１から、二成分繊維における重量百分率でのシース含有量が一定である場合、二成分
繊維の直径が大きくなるほど（又は、ｄｐｆが大きくなるほど）、ミクロコンポジットシ
ースの厚みが大きくなることが示され得る。さらに、二成分繊維の直径（又はｄｐｆ）が
一定である場合、シース含有量の重量百分率が大きくなるほど、シースが厚くなる。最後
に、シースの厚みに対するシース中のフィラー含有量の影響は比較的小さい。充填レベル
が増大するにつれ、シースの厚みが小さい量で増大する。体積パーセントによって見たと
き、シースの厚みに関して同様の所見を得ることができる。

フィラー粒子の「突き出る」効果によって表される繊維の表面粗さは部分的には、シー
スの厚みに対するフィラーの粒子径の比率に関して記述することができる。この比率が１
未満であるならば、粒子がポリマーのシースマトリックスに埋もれ、表面の不均一さを生
じさせることにおいて、より効果が小さい。他方で、この比率が２を超えるならば、鉱物
粒子の体積の半分を超える部分がシースから突き出て、大気に露出する可能性があり、こ
れにより、シースが、埋め込まれた粒子に対するその保持力を失うことがおそらくは生じ
るかもしれない。しかしながら、この近似は、存在するときにはこの比率を著しく大きく
させ得る機械的影響及び接着の影響を考慮していないことに留意しなければならない。１
つの実施形態において、シースの厚みに対するフィラーの粒子径の比率は約１〜約２の範
囲であり得る。別の実施形態において、この比率は約１．２〜約１．８の範囲であり得る
。さらに別の実施形態において、この比率は約２を超える場合がある。

二成分繊維の２相コンポジットシースにおける粒子間隔の推定

上記の議論から、「突き出る」効果を確実にするための適切な粒子径を選択することの
重要性が明瞭に明らかにされる。知覚される手触り感覚にミクロスケールで影響を及ぼす
別の要因はシースにおける粒子間隔であり、これは、粒子径、フィラーの体積百分率及び
粒子の空間的配置に相関させることができる。Ｗａｎｇらは、球状の充填粒子の間におけ
る平均距離を表す下記のモデルを提案した（Meng-Jiao Wang, Siegfried Wolff及びEwe-H
ong Tan, 「Filler-Elastomer Interactions. Part VIII. The Role of the Distance Be
tween Filler Aggregates in the Dynamic Properties of Filled Vulcanizates」, Rubb
er Chemistry and Technology, Vol 66, 178-195 (1993)）。粒子の配置の最もゆるい形
態（すなわち、立方体形態）の場合、粒子の中心間距離が、下記の式
Ｌ＝０．８０５φ^-1/3ｄ
（式中、φはフィラーの体積百分率であり、ｄは粒子の特性長さである。）
によって与えられる。

粒子の最密配置（すなわち、面心立方配置）については、粒子の中心間距離が、下記の
式
Ｌ＝０．９０６φ^-1/3ｄ
によって与えられる。

ランダム充填配置については、０．８６φ^-1/3ｄの平均化された値を使用することがで
きる。

厚み方向（すなわち、ｚ軸）での粒子径の変動を、粒子径がシースの厚みと同じ桁であ
ることを仮定することによって効果的に除くことができ、これにより、平面又は２次元の
粒子径分布に単純化するモデルがもたらされる。４つの考えられる場合が検討される。立
方体形状及び球状形状での粒子、ならびに正方形配置及び正三角形配置での粒子分布。

４つの仮定を、粒子間隔を推定するために行った。第１に、シースの厚みがＣａＣＯ₃
フィラーの平均粒子径と同程度である。すなわち、平均粒子径が１μｍであるならば、シ
ースの厚みもまた１μｍである。従って、シースにおけるフィラーの分布は２次元的であ
ると見なすことができる。第２に、フィラー粒子がシースのポリマーマトリックスに一様
に分布する。第３に、すべての粒子がシースにおいて均一に分布し、正方形又は正三角形
のいずれかとして形成される。第４に、粒子径が非常に狭く分布し、従って、平均粒子径
のみが、間隔距離をモデル化するために使用される。

その後、粒子間隔を、粒子を空間において配列化することに基づいて推定することがで
きる。粒子は、図３の左側及び右側にそれぞれ例示されるように、正方形の形式又は正三
角形の形式であることが可能である。結果はまた、粒子が、（粒子の特性長さに影響する
）球体であると仮定するか又は立方体であると仮定するかにも依存する。粒子間隔を計算
するための得られる式が表２に示され、表２において、Ｌは粒子間隔であり、ｄは粒子径
（特性長さ：立方体粒子については辺の長さ、又は、球状粒子については直径）であり、
α_avはポリマーマトリックス体積百分率に対する粒子体積百分率の比率である。

上記式のそれぞれについて、粒子間隔は粒子径に正比例する。従って、体積充填レベル
が一定である場合、粒子間隔距離が、上記式のそれぞれについて、粒子の特性大きさによ
って求められる。粒子特性大きさに対する粒子間隔の比率（Ｌ／ｄ）が、３重量パーセン
ト〜１５重量パーセントのフィラーを有する系について表３に示される。ポリマーマトリ
ックスにおける粒子の最大充填レベルはまた、押し出し機の混合容量にも依存することを
指摘しなければならない。

いくつかの所見を、表３に示されるデータから得ることができる。第１に、充填含有量
が増大するにつれ、粒子濃度レベルが増大し、従って、粒子間の距離がより短くなる。第
２に、負荷レベル、粒子配置及び粒子特性大きさを一定に保ったとき、球状粒子間の距離
は立方体粒子間の距離よりも小さい（定義により、立方体粒子の体積は、同じ特性長さ（
ｄ）を有する球状粒子の体積よりも大きい）。逆に、同じ負荷レベルの下では、立方体粒
子よりも多数の球状粒子が存在し、従って、粒子間隔距離がより短くなる。

この単純化されたモデルのために、フィラーの粒子は小さい立方体又は球体としてモデ
ル化される。シースにおける粒子の分布が正方形又は正三角形の配置として取り扱われる
。現実の世界では、粒子は十中八九、ランダムに充填され、粒子の形状は、程度の差はあ
るが、不規則である。この変動を取り扱うための１つの方法が、充填配置についての平均
化された値を使用することである。粒子直径はまた、（Ｗａｎｇらに記載されるように）
凝集物の直径によって置き換えられる。簡略化のために、平均粒子間隔距離が、表３に示
される粒子間隔距離の４つの値を平均化すること（あるいは、Ｌ／ｄ≒（０．８／α_av）
^1/2）によってモデルのために採用された。

１ミクロン〜１０ミクロンのスケールでの繊維の表面粗さが、改善された手触り感覚を
生じさせることが発見された。所望の繊維粗さを生じさせるために、粒子径に対する粒子
間隔の要求される比率（Ｌ／ｄ）は、粒子径に基づいて変化し得る。特定の実施形態にお
いて、Ｌ／ｄの比率は１から１０までの範囲であり得る。例えば、粒子径が１ミクロン未
満であるならば、この比率は、所望の粗さを生じさせるために、３〜６であるように選ぶ
ことができる。粒子径が１ミクロン以上であるならば、この比率は、２〜４であるように
選ぶことができる。従って、フィラー負荷レベルが５重量パーセント未満であるとき、粒
子間隔は大きすぎて、繊維の触覚特性を改善するために効果的でないかもしれないことが
、表３から理解される。

所定の平均粒子径及び粒子径分布（狭い〜広い）を有するフィラーが一般には利用され
得るので、実際の粒子径は典型的には、すべての充填粒子について同じではない。粒子径
をシース厚みに関連づける上記の計算は、粒子径分布が実際の間隔及び繊維の表面粗さに
影響することに留意して、平均化された粒子径（又は平均粒子径）を使用することによっ
て求めることができる。狭い粒子径分布（約２．０未満）を有する鉱物フィラーについて
は、粒子間隔に対する分布の影響は無視することができる。より広い粒子径分布（約３．
０を超える）を有するフィラーについては、そのようなより広い粒子径分布が、より大き
い粒子間距離をもたらすと考えられる。例えば、狭い粒子径分布を有する繊維の表面粗さ
は、より広い粒子径分布を有する繊維の表面粗さとは異なる。広い粒子径分布を組み込む
繊維は、平均粒子径よりも小さい粒子をより多く有するからである。従って、これらのよ
り小さい粒子はシースに埋もれるかもしれず、これは、低下した「突き出る」効果をもた
らす可能性がある。広い粒子径分布はまた、平均粒子径よりも大きい粒子を、狭い分布が
有する場合よりも多く有する。しかしながら、平均粒子径よりも大きい粒子をより多く有
することの影響は、実際に「突き出る」効果をもたらす粒子についての増大した粒子間隔
、及び潜在的な接着の問題の増大した可能性によって打ち消されるかもしれない。

上記モデルは、シース厚みに対する平均粒子径の比率、及びシースにおける粒子間隔距
離を推定するために使用することができるが、このモデルは、多くの近似が、式を導くた
めに使用されたので、定量的ではなく、むしろ、定性的に使用されなければならない。し
かしながら、繊維表面のモルフォロジーを変化させるために鉱物フィラーを使用するため
の一般原理が、このモデルによって明瞭に表され、このモデルは最初の設計指針を提供す
ることができる。

紡糸試験を、シースが炭酸カルシウム充填ポリマーのミクロコンポジットである二成分
繊維を製造することによって行った。コアはポリプロピレン５Ｄ４９（これは、Ｄｏｗ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｙから入手可能な市販のホモポリマーである）（３８ＭＦ
Ｒ；０．９０ｇ／ｃｍ³の密度）であった。シースは、表４に示されるように、様々な規
格の炭酸カルシウムが配合された５Ｄ４９であった。これらの繊維をコントロール（比較
用）サンプルとしての５Ｄ４９ホモフィル繊維（必要に応じて２又は４のｄｐｆ）と比較
した。

炭酸カルシウムの選択
平均粒子径が０．４ミクロンから１．２ミクロンまでの範囲にある３つの市販規格の炭
酸カルシウムを、「突き出る」効果を調べるために選択した。ＴＵＦＦＧＡＲＤ（登録商
標）（０．４ミクロンの平均粒子径及び約２ミクロンでのトップカット（top cut）を有
する沈降炭酸カルシウム、これはＳｐｅｃｉａｌｔｙ Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ｉｎｃ．（Ａ
ｄａｍｓ，ＭＡ）から市販されている）；ＳＵＰＥＲ−ＰＦＬＥＸ（登録商標）２００（
０．７ミクロンの平均粒子径及び約４ミクロンでのトップカットを有し、ポリマー中の分
散を促進させるために２％のステアリン酸により表面被覆された沈降炭酸カルシウム、こ
れもまた、Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ｉｎｃ．（Ａｄａｍｓ，ＭＡ）から
市販されている）；及びＦＩＬＭＬＩＮＫ（登録商標）４００（１．２ミクロンの平均粒
子径及び約８ミクロンでのトップカットを有し、０．８％〜１．２％のステアリン酸によ
り表面被覆された粉砕炭酸カルシウム、これはＩｍｅｒｙｓ（Ｒｏｓｗｅｌｌ，ＧＡ）か
ら市販されている）。

配合
配合を、ｈＰＰにおける炭酸カルシウムの分散を確実にするために２段階で行った。最
初に、炭酸カルシウムを、Ｂａｎｂｕｒｙ（登録商標）ミキサーを使用することによって
ｈＰＰ（５Ｄ４９）と４０／６０の重量比で配合して、濃縮物を形成した。次に、炭酸カ
ルシウム−ｈＰＰの濃縮物を、ＨＡＡＫＥ（登録商標）１”二軸押し出し機を穏和なトル
ク及び穏和な溶融温度設定（約２１０℃）で使用することによって、表４における配合に
従った所望の組成物に希釈した。

繊維の紡糸
繊維サンプルを、２つの１”一軸押し出し機、２つのＺｅｎｉｔｈギアポンプ、１４４
穴紡糸口金、繊維急冷キャビネット及び巻き取り装置からなる繊維紡糸ラインにより調製
した。紡糸口金のキャピラー穴は直径が０．６５ｍｍで、長さ対直径の比率が４：１であ
った。溶融温度を２４０℃で設定した。処理量は０．４グラム／穴／分であった。紡糸速
度を、４ｄｐｆ（デニール・パー・フィラメント）の繊維を製造するために１０００ｍ／
分で、また、２ｄｐｆの繊維を製造するために２０００ｍ／分でそれぞれ設定した。繊維
をその後の特性試験のためにスプールに集めた。繊維の紡糸は非常に順調に行われ、繊維
の切断が、いずれのサンプルを製造している際にも全く検出されなかった。

繊維表面のモルフォロジーについてのＳＥＭ分析
表面及び断面の像を取得するために、繊維の小さい領域を切断し、アルミニウムの走査
電子顕微鏡観察（ＳＥＭ）用サンプルマウントに置いた。サンプルを、金パラジウムによ
り２回、２０秒間被覆した。繊維表面の二次電子像を、５ｋＶの加速電圧を用いてＨｉｔ
ａｃｈｉ Ｓ４１００走査電子顕微鏡で集めた。

３つの代表的な表面修飾された二成分繊維（サンプル４、サンプル８及びサンプル１０
）の表面のＳＥＭ像を図４〜図６にそれぞれ示す。３つの繊維のすべてが２ｄｐｆであり
（直径が１７．７ミクロンであり）、体積比で１０％のシースを含有する。

図４を参照すると、繊維サンプル４のＳＥＭ像は、このサンプルにおける炭酸カルシウ
ム粒子が、それ以外の２つの繊維サンプルのＳＥＭ像（図５及び図６）と比較したとき、
より小さく、また、より高濃度であったことを示している。この観察結果はモデルからの
予測と一致している。すなわち、炭酸カルシウム（ＴＵＦＦＧＡＲＤ（登録商標））の規
格はより小さい粒子径（０．４ミクロン）を有し、また、シース厚みに対する粒子径の比
率が１未満であるために、モデルにより、それほど顕著でない「突き出る」効果、及びよ
り接近した粒子間隔距離が予測される。さらに、トポグラフィーにおける違いは、５％の
サンプル（サンプル２、ＳＥＭ像は示されていない）と、１０％のサンプルとの間で識別
することができず、繊維表面の像は非常に類似しているようであった。

図５を参照すると、サンプル８の像は、この繊維が最も大きい全体的な表面粗さを有す
ることを示している。この繊維は炭酸カルシウムの「こぶ」を有するだけでなく、炭酸カ
ルシウム粒子の周りに形成されたクレーター又はくぼみをも有している。そのようなクレ
ーター又はくぼみは図４では明らかではなかった。サンプル８に含有される炭酸カルシウ
ム（ＳＵＰＥＲ−ＰＦＬＥＸ（登録商標）１００）は０．７ミクロンの粒子径を有する。
従って、シース厚みに対する粒子径の比率は１よりも大きく、サンプル４を上回る「突き
出る」効果における改善がモデルから予想される。

図６を参照すると、サンプル１０の粒子径は、最も大きく、また、繊維上に最も少なく
集まっているようである。くぼみ又はクレーターの痕跡が少しあったが、サンプル８より
も緩やかであった。この繊維における炭酸カルシウム（ＦＩＬＭＬＩＮＫ（登録商標）４
００）は最も大きい粒子径（１．２ミクロン）を有し、シース厚みに対する粒子径の比率
が１よりも大きい。ＳＥＭ像は、「突き出る」効果がこれら３つの繊維サンプルの中で最
も強いようであり、また、間隔距離もまた最も大きいようであるので、モデルが正しいこ
とを証明しているようである。

繊維表面におけるクレーター又はくぼみの形成は完全には理解されていない。１つの仮
説は、いくつかの大きい炭酸カルシウム粒子が、紡糸プロセス時に遭遇する遠心力又は他
の要因のために抜け落ちるとき、クレーター又はくぼみが生じるかもしれないということ
である。除かれた粒子によって後に残ったクレーターがまさに表面粗さをもたらすので、
紡糸プロセス時におけるいくつかの炭酸カルシウム粒子の喪失は、表面粗さを生じさせる
ことを妨げない。しかしながら、粒子が紡糸プロセス時に除かれることは、ダスト発生の
問題を引き起こし得る。スパンボンドラインについては、繊維がウエブに当たり、プレフ
ォーム不織布を形成しつつある形成途中のウエブの下側には吸込みファンがあるので、ダ
スト発生は問題とならないはずである。他の適用においては、製造ラインの周りにおける
改善された換気条件が必要となる場合がある。しかしながら、繊維における炭酸カルシウ
ムの充填含有量は低い（重量比で繊維の約１％）ので、発生するかもしない何らかのダス
ト発生はひどくならないはずであり、容易に克服することができるであろう。

ニット編み靴下

ｈＰＰコントロールを含む２ｄｐｆの繊維サンプルを、Ｌａｗｓｏｎ Ｈｅｍｐｈｉｌ
ｌソックス編み機で編んだ。１インチあたりのウェール数及びコース数（ｗｐｉ及びｃｐ
ｉ）が編み目（knit）密度の尺度である。ウェール数は布地の機械方向で進み、コース数
は横方向で進む。布地密度は、ウェール数及びコース数の積として定義される。６つのサ
ンプルのｗｐｉ及びｃｐｉはそれぞれ、２６及び３２として測定された。それぞれのサン
プルの密度は８３２であった。

手触りの結果
２ｄｐｆの繊維から作製されたニット編み靴下の手触り感覚が表５に示される。サンプ
ル２及びサンプル４（これらはシース厚みに対する粒子の比率が１未満）は手触りにおけ
る著しい改善をもたらさなかった。モデルによって予測されるように、また、図４におけ
るサンプル４のＳＥＭ像において観察されるように、著しい「突き出る」効果が認められ
ない。サンプル８及びサンプル１０は、表面修飾を伴うことなくｈＰＰ（５Ｄ４９）モノ
繊維から作製されるコントロールサンプルと比較したとき、改善された手触り感覚を有し
た。

上記の説明及び実施例によって示されるように、ミクロコンポジット表面成分を有する
二成分繊維は、合成繊維の手触り感覚を改善することができる。ミクロコンポジットのポ
リマーマトリックスの厚みよりも大きい粒子径を有する鉱物フィラーを配合することによ
って、「突き出る」効果を得ることができ、これにより、表面粗さ及び改善された感触が
もたらされる。特定の実施形態において、改善された感触を有する二成分繊維は、様々な
最終製造物（例えば、カーペット、人工毛、女性衛生用品、おむつ、競技用スポーツウエ
ア、衣料品、室内装飾品、包帯及び殺菌可能な医療用衣料品及び機器ラップなど）におい
て有用である

本発明は、限られた数の実施形態に関して記載されているが、当業者は、本開示の恩恵
を有する場合、本明細書中に開示されるような本発明の範囲から逸脱しない他の実施形態
が考案され得ることを理解する。従って、本発明の範囲は、添付された特許請求の範囲に
よってのみ限定される。

すべての優先権書類は、そのような取り込みが許されるすべての権限範囲について参照
により全体的に本明細書中に組み込まれる。さらに、試験手順を含めて、本明細書中で引
用されたすべての文書は、そのような取り込みが許されるすべての権限範囲について参照
により全体的に本明細書中に組み込まれる。

本発明のコア／シース型二成分繊維の実施形態の概略図である。

本発明の並列型二成分繊維の実施形態の概略図である。

本発明の二成分繊維の実施形態を製造することにおいて有用なモデルを開発する際に使用された、単純化された粒子分布形式を例示する。

本発明の二成分繊維の実施形態のＳＥＭ写真である。 本発明の二成分繊維の実施形態のＳＥＭ写真である。 本発明の二成分繊維の実施形態のＳＥＭ写真である。

Claims (32)

1. 増大した表面粗さを有する二成分繊維であって、
   第１のポリマーと、
   第２のポリマー及びフィラーを含むコンポジットと
   を含み、前記コンポジットが、繊維の表面の少なくとも一部を形成する層を形成し、かつ
   前記フィラーの平均粒子径が、前記コンポジットにより形成される層の厚みよりも大きい
   、二成分繊維。
2. シース／コア形態を有し、シースが前記コンポジットを含み、コアが前記第１のポリマ
   ーを含み、かつシースの厚みが前記フィラーの平均粒子径よりも小さい、請求項１の二成
   分繊維。
3. 前記第１のポリマーが、ポリオレフィン、ジブロック、トリブロック又はマルチブロッ
   クのエラストマーコポリマー、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、あるいはそれ
   らの組合せからなる群より選択される、請求項１の二成分繊維。
4. 前記ジブロック又はトリブロック又はマルチブロックのエラストマーコポリマーが、ス
   チレン−イソプレン−スチレン、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−エチレン
   ／ブチレン−スチレン、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレン又はそれらの組合せ
   からなる群より選択される、請求項３の二成分繊維。
5. 前記第１のポリマーがポリオレフィンを含む、請求項１の二成分繊維。
6. 前記ポリオレフィンが、均一に枝分かれしたポリオレフィンである、請求項５の二成分
   繊維。
7. 前記ポリオレフィンが、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、１−オク
   テン、４−メチル−１−ペンテン、ブタジエン、シクロヘキセン、ジシクロペンタジエン
   、スチレン、トルエン、α−メチルスチレン又はそれらの組合せからなる群より選択され
   る少なくとも１種のモノマーに由来する、請求項５の二成分繊維。
8. 前記コンポジットがエラストマーポリマーを含む、請求項１の二成分繊維。
9. 前記エラストマーポリマーが、均一に枝分かれしたポリオレフィン、ジブロック、トリ
   ブロック又はマルチブロックのエラストマーコポリマー、ポリウレタン、ポリアミド、ポ
   リエステル、あるいはそれらの組合せからなる群より選択される、請求項８の二成分繊維
   。
10. 前記ポリオレフィンが、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、１−オク
    テン、４−メチル−１−ペンテン、ブタジエン、シクロヘキセン、ジシクロペンタジエン
    、スチレン、トルエン、α−メチルスチレン又はそれらの組合せからなる群より選択され
    る少なくとも１種のモノマーに由来する、請求項９の二成分繊維。
11. 前記フィラーが、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、二酸化ケイ素、粘土又はそれら
    の組合せからなる群より選択される、請求項１の二成分繊維。
12. 前記フィラーが炭酸カルシウムを含む、請求項１の二成分繊維。
13. 前記フィラーが相溶化剤により被覆される、請求項１１の二成分繊維。
14. 前記相溶化剤がステアリン酸である、請求項１３の二成分繊維。
15. 前記コンポジットが繊維の約１重量パーセント〜約２０重量パーセントを構成する、請
    求項１の二成分繊維。
16. 前記コンポジットが繊維の約５重量パーセント〜約１５重量パーセントを構成する、請
    求項１５の二成分繊維。
17. 前記フィラーが前記コンポジットの約１重量パーセント〜約２５重量パーセントを構成
    する、請求項１の二成分繊維。
18. 前記フィラーが前記コンポジットの約３重量パーセント〜約１５重量パーセントを構成
    する、請求項１の二成分繊維。
19. 前記フィラーの平均粒子径が約０．１ミクロン〜約２０ミクロンの範囲にある、請求項
    １の二成分繊維。
20. 前記コンポジットの層厚みに対する前記フィラーの平均粒子径の比率が１よりも大きく
    、２未満である、請求項１の二成分繊維。
21. 前記コンポジットの層厚みに対する前記フィラーの平均粒子径の比率が１．２〜１．８
    である、請求項２０の二成分繊維。
22. 前記フィラーの粒子径分布が３．０未満である、請求項１の二成分繊維。
23. 前記フィラーの粒子径分布が２．０未満である、請求項２２の二成分繊維。
24. 前記フィラーの平均粒子径（ｄ）に対するフィラー粒子の中心間距離（Ｌ）の比率が、
    ａ）平均粒子径が１ミクロン未満であるときには約３〜約６の間であり、又は
    ｂ）前記フィラーの平均粒子径が１ミクロン又は以上であるときには約２〜約４の間で
    あり、
    ただし、中心間距離（Ｌ）が、（０．８／α_av）^1/2ｄ（式中、α_avは、ポリマーマト
    リックスの体積百分率に対する粒子の体積百分率の比率である）に等しいとして計算され
    る、
    請求項１の二成分繊維。
25. 弾性である、請求項１の二成分繊維。
26. 架橋される、請求項１の二成分繊維。
27. 請求項１の繊維を含む、物品。
28. 二成分繊維を形成する方法であって、
    コンポジットを形成するために、第１のポリマーと、フィラーとを混合すること；
    二成分繊維を形成するために、第２のポリマーと、コンポジットとを熱結合条件の下で
    同時押し出しすること
    を含み、
    第２のポリマーがポリマーコアを形成し、コンポジットが、繊維の表面の少なくとも一
    部を形成する層を形成し、かつ
    フィラーの平均粒子径がコンポジット層の厚みよりも大きい、
    二成分繊維を形成する方法。
29. 同時押し出しすることが、丸形形状、楕円形状、三葉形状、三角形形状、ドッグボンド
    （dog-boned）形状、平坦形状又は中空形状、及び対称的又は非対称的なシース／コア形
    態又は並列形態を有する繊維を形成することを含む、請求項２８の方法。
30. 前記二成分繊維が丸形形状及びシース／コア形態を有する、請求項２９の方法。
31. 二成分繊維を、（ａ）第１のポリマーと、（ｂ）繊維の表面の少なくとも一部を形成す
    る層を形成する第２のポリマーとを熱結合条件の下で同時押し出しすることによって製造
    するための方法において、
    コンポジットを形成するために、フィラーを第２のポリマーと混合すること（ただし、
    フィラーの平均粒子径は、コンポジットにより形成される層の厚みよりも大きい）
    を含む、改善。
32. ポリマー及びフィラーを含むコンポジットを含む二成分繊維であって、前記コンポジッ
    トが、前記繊維の表面の少なくとも一部を形成する層を形成し、かつ、前記フィラーの平
    均粒子径が、前記コンポジットにより形成される層の厚みよりも大きい、二成分繊維。