JP4890438B2 - 可塑性特性及び弾性特性の両方を有するウェブ材料 - Google Patents
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Description
米国特許第6,555,643号及びEP1256594A1に開示されるようなポリマー鎖に沿って立体エラー(stereoerrors)を有するアイソタクチックポリプロピレン; 米国特許第6,342,565号及び第6,500,563号、及びPCT国際公開特許WO03/400201に開示されるようなアイソタクチックポリプロピレン及びα−オレフィン/プロピレンコポリマーのブレンド;並びに
米国特許第6,559,262号、第6,518,378号、及び第6,169,151号に開示されるようなブロック様のアイソタクチック−アタクチックコポリマーが挙げられる。
本発明の他の態様では、吸収性物品中に用いられる材料は、ヒステリシス試験(Hysteresis Test)に従って、200%のひずみの第1適用時には少なくとも約15%の永久ひずみを有し、及び50%のひずみの第2適用時には約15%未満の永久ひずみを有する。典型的には、こうした材料はまた、200%のひずみの第1適用後に、25%の伸長において0.005N/cm〜約50N/cmの抵抗力を有する。
本明細書で使用する時、用語「ポリマーブレンド」は、ホモポリマー、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)、ターポリマーなど、並びにこれらのブレンド及び変性物が挙げられるが、これらに限定されないポリマーの混合物を意味し、これは均質の混合物である固溶体の形態である。任意の補助剤がポリマーブレンドに添加されてもよく、ブレンドが固溶体を維持する場合、こうしたブレンドはまたポリマーブレンドとも考えられる。
好ましい実施形態では、本発明は、より大きいサイズ及び/又は異なる形状のような新しい幾何図形的配置に、実質的に永続的にストレッチされてもよく、その後、サイズがより大きくなった又は新形状になった物品が拡大してもよく、この新しい幾何図形的配置に実質的に縮小して戻ってもよいという点において弾性である材料のウェブを提供する。こうしたウェブは、吸収性物品、例えば、おむつ、プルオン型おむつ、トレーニングパンツ、生理用ナプキン、拭き取り用品、よだれ掛け、失禁用ブリーフ、又はインサートに用いる材料として、物品が使用前には便宜上小型サイズで包装、輸送、及び貯蔵でき、その後使用時には包装から取り出され、着用者の上に便利に着用されるように拡大できるという意味で特に有用である。いったん着用者の上になれば、良好なフィット及び快適性のために、物品は伸縮自在に拡大及び縮小してもよい。本発明との関連において、初期ストレッチ又は引っ張りを受けた時の物品の拡大又は伸展性は、物品がその新しい幾何図形的配置を実質的に維持するという点において物品の「塑性」変形と呼ぶことができる。ある程度の縮小及び伸展性がほとんどの可塑性材料に存在することを当業者は認識しているため、この新しい幾何図形的配置が完全に維持される必要はないことは理解されるべきである。
換言すれば、物品の初期塑性変形の永続性は時には完全でなくてもよい。同様に、初期力後の後続のストレッチ、引っ張り又は張力の際の物品の弾性もまた完全なものではないが、初期塑性変形のように、物品の塑性変形された新しい幾何図形的配置においては、ほぼ弾性であってもよい。
吸収性物品に用いるために好適な塑弾性材料は、以後により詳細に記載されるヒステリシス試験(Hysteresis Test)に従って、200%のひずみの第1適用時に少なくとも約15%の永久ひずみを有し、50%のひずみの第2適用時に約15%未満の永久ひずみを有する。典型的には、塑弾性材料は、初期の200%ひずみからの緩和時に、少なくとも約30%の永久ひずみを有する。より好ましくは、塑弾性材料は、約40%を超える、より好ましくは約50%を超える、及び最も好ましくは約70%を超える永久ひずみを示す。こうした材料は典型的には、200%の第1ひずみサイクル後に約30%〜約140%、より典型的には約30%〜約120%、及び更により典型的には約40%〜約100%の永久ひずみを有する。
こうした組成物は次の節において、更に十分に記載される。
弾性構成成分は、塑弾性材料への伸長張力の緩和時に、特に初期成形ひずみサイクルに続くひずみサイクル時に、復元の所望の量及び力を提供するように機能する。多くの弾性材料が当該技術分野において既知であり、それには合成又は天然ゴム(例えば、架橋ポリイソプレン、ポリブタジエン及びそれらの飽和変形物(水素添加後)及びポリイソブチレン)、ポリスチレンブロックと共重合されたゴムエラストマーブロック(例えば、スチレン/イソプレン/スチレン又はスチレン/ブタジエン/スチレン)を含むもののような多元ブロックコポリマー又はポリウレタンのいずれかに基づく熱可塑性エラストマーが挙げられ、これは、エラストマー相に分散された時、高度な機械的完全性を提供するためにポリマー鎖を共に固着する硬質ガラス相を形成する。好ましい弾性構成成分には、エチレン及びプロピレン系エラストマーが挙げられる。
架橋反応は、ポリマー鎖を互いに連結し、望ましくないずれ又は応力緩和をもたらす場合がある鎖の滑りを最小にすることにより、更に大きい形状の復元可能性を結果としてもたらす。少量のその他の化学部分により官能化されたエチレンに富むエラストマーはまた、その後の強い極性相互作用(アイオノマー中でのように)のための、又はその後の架橋反応(水架橋可能なシラン変性ポリエチレン)のための部位を提供してもよい。調整された組成、分子量、並びに狭い組成及び分子量分布を有するエチレンに富むエラストマーはまた、メタロセン系触媒を用いて製造されてもよい。換言すれば、残りのエチレン系の結晶化度の量は制御されてもよく、並びに増加した機械的安定性及び完全性を材料に提供することができる、物理的架橋及び鎖固着構成要素として機能することができる。
a)結晶性アイソタクチックブロック及び非晶質アタクチックブロックを含むポリプロピレンポリマー。この場合、結晶性ブロックは、非晶質ブロックのための「固着」ポイントとして役立ち、非晶質ブロックはこうしたアンカーの間に存在する。こうした材料は、例えば米国特許第6,559,262号、第6,518,378号、及び第6,169,151号に開示されている。
b)米国特許第6,555,643号及びEP1256594A1に開示されるような、ポリマー主鎖に沿って立体エラー(stereoerrors)を有するアイソタクチックポリプロピレン。
c)エチレン又はより高級なα−オレフィンのような低濃度のコモノマーを主鎖の中に組み込み、エラストマーのランダムコポリマー(RCP)を形成するポリプロピレンポリマー。代表的材料には、テキサス州ヒューストンのエクソンモービル・ケミカル社(ExxonMobil Chemical Co.)から入手可能であるようなヴィスタマックス(VISTAMAXX)及びミシガン州ミッドランドのダウ・ケミカル社(Dow Chemical Company)から入手可能であるようなオリンパス(OLYMPUS)が挙げられる。
本発明の塑弾性組成物の可塑性構成成分は、初期成形ひずみサイクルの間に材料に付与される永続的塑性変形の所望の量を提供するために機能する。塑弾性組成物中の所与の可塑性構成成分の濃度が高ければ高いほど、材料上への初期ひずみ力の緩和に続いて起こり得る永続的「永久ひずみ」は大きくなる。好ましい可塑性構成成分には、1以上の方向に引っ張り力を受けた時にそれ自体が本質的に可塑的に変形可能である、より高い結晶化度のポリオレフィンが挙げられる。この種類の代表的なポリオレフィンには、特定の直鎖低密度ポリエチレン(直鎖低密度ポリエチレン)、高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリプロピレンホモポリマー、及びプロピレンと約80℃を超える溶融温度を有するエチレンのような別のモノマーのごく少量とのランダムコポリマー(可塑性RCP)、衝撃コポリマー(ICP)としても既知のゴムが可塑性相に分散された多相系、シンジオタクチックポリプロピレン、ポリブテン、ポリオレフィンワックス及びそれらのブレンドが挙げられる。好適なポリオレフィン可塑性構成成分は、弾性構成成分に混和性又は不混和性のいずれかであってもよい。好ましいポリオレフィン可塑性構成成分材料は、以下に論じられる相互貫入ネットワークを促進するために、弾性構成成分を構成する材料に少なくとも部分的に不混和性である。例えば、塑弾性材料の弾性構成成分が上記の立体異性体の種類のものである実施形態では、中級の結晶化度(中くらいのエチレン含有量に対して低い)のRCPマトリクスは、好ましい可塑性構成成分(例えば、日本ポリプロ株式会社(Japan Polypropylene)(日本、東京)から入手可能なウィンテク(WINTEC)WFX4T)である。あるいは、弾性構成成分がランダムコポリマーの種類のものである場合、中くらいの又は高い溶融温度のポリプロピレンホモポリマー又は直鎖低密度ポリエチレンは、好ましい可塑性構成成分(例えば、テキサス州ヒューストンのエクソンモービル・ケミカル社(ExxonMobil Chemical Company)からのアチーブ(ACHIEVE))である。
多くは塑弾性ブレンドプロセスによりもたらされる、塑弾性材料中の弾性及び可塑性構成成分の構造的及び形態的な特徴は、結果として得られる塑弾性材料の応力−ひずみ特性にとって決定的に重要な意味を持つ。特に、あらゆる不混和性構成成分の微小規模の分散を実現することは重要である(即ち、あらゆる識別可能なドメインは約10μ未満の等しい直径を有する)。好適なブレンド手段は、当該技術分野において既知であるように、2軸押出成形機(例えば、ポリラブ2軸押出成形機(Polylab Twin Screw Extruder)(ドイツ、カルルスルーエのサーモ・エレクトロン(Thermo Electron)(カルルスルーエ(Karlsruhe))から入手可能))である。多構成成分ポリマーブレンドの形態は、多くの要因、例えば構成成分の各々の相対比及び溶融レオロジー、それらの相対粘度、並びに様々な可塑性及び弾性構成成分の適合性に典型的には依存する。例えば、より微細なブレンドの形態は、より大きい熱力学的親和力を有するポリマー間で実現される場合がある。
a)およそ室温の温度における初期変形ひずみサイクルに応える低い力での塑性(即ち、「永続的」)変形、及び通常の体温以下又は僅かに高い温度での伸展。好適には「永続的」変形の伸展は、適用される全体のひずみの少なくとも約30%、好ましくは少なくとも約50%、より好ましくは少なくとも約70%である。適用されるひずみは、一軸又は複数ベクトルのいずれかであることができる。
b)予めストレッチされた材料は、次に複数の後続変形サイクル時に、実質的に弾性の挙動を、低い永久ひずみ、高い復元、及び低い力緩和と共に、体温以下の温度で、特に元の変形サイクルの間に適用されるひずみの範囲にわたって示す。
a)約20℃〜約100℃の範囲の温度及び0.01〜2000s−1の範囲の初期ひずみ速度において、50〜500%の範囲の最大伸展値について、初期ひずみサイクルの15%〜140%の範囲の永続的な消散的粘塑性変形の相対量。好ましくは、材料は約1〜2000s−1、より好ましくは50〜2000s−1のひずみ速度、更により好ましくは1000〜2000s−1のひずみ速度において、失敗なく変形され得る。
b)以下の試験方法の節に記載される、貯蔵条件における寸法安定性試験(Dimensional Stability in Storage Conditions test)により測定される時、材料の巨視的な寸法の20%未満の変化を特徴とする、60℃までの温度への暴露時の第1負荷サイクルに続く材料の寸法安定性。
c)少なくとも30%(好ましくは40%、及び更により好ましくは50%)のひずみへの後続負荷による材料の伸展時の15%未満の永続的永久ひずみ値。好ましくは、永久ひずみは各後続ひずみサイクル時に適用されるひずみの10%未満である;
d)40℃までの温度について10時間までの期間の50%のひずみ(即ち、150%の伸長)において70%未満、好ましくは50%未満の力緩和の%。
本明細書に記載される塑弾性組成物を含む繊維及び不織布材料は、使い捨て吸収性物品の構成要素として用いられる場合、有利な機能を提供することもまた見出されている。こうした機能には、繊維/不織布材料が塑性変形を介して吸収性物品の部分の「永続的な」調節を容易にし、同時に物品が弾性の伸展性を介して広範囲の身体の動きの間中、着用者の身体への適合に寄与できることによる、多様な身体形状にフィットするための選択的調節機能、及び塑弾性材料の繊維を含む不織布が、製造プロセス中に選択的にストレッチされて所定の形状を形成し、そのため廃物として捨てられる材料の量を減少できることによる材料の効率的な利用が挙げられるが、これらに限定されない。
1つの任意の実施形態において、第1ポリマー構成成分と第2ポリマー構成成分の重量比は、約1:20〜約20:1である。
他の実施形態では、本発明の塑弾性材料は、フィルムの押出成形に有利に使用されてもよい。こうしたフィルムは、キャスティングのような既知のプロセスを用いて製造されてもよい。塑弾性材料はまた、不織布基材上に押出コーティングされて、その上にフィルム層を有効に形成してもよい。
本発明の特定の実施形態では、本明細書に記載されるウェブ材料は基材にラミネートされてもよい。ラミネートは、熱接着、スプレー接着剤、ホットメルト接着剤及びラテックス系接着剤などが挙げられるが、これらには限定されない接着剤による接着、音波及び超音波接着、並びにポリマーが別の不織布の上に直接キャスティングされ、まだ部分的に溶融している状態の間に不織布の片面に接着する押出ラミネートが挙げられるが、これらには限定されない当業者に既知の多数の接着方法によるか、又はメルトブロー繊維不織布を不織布の上に直接付着させることによって、組み合わせてもよい。ラミネートを製造するためのこれら及び他の好適な方法は、米国特許第6,013,151号及び米国特許第5,932,497号に記載されている。
本発明のウェブ材料は、吸収性物品の製造において用いられる最も典型的な変形プロセスに好適である。こうしたプロセスには、上記のようなネック−ボンディング及びストレッチ−ボンディングが挙げられるが、これらに限定されない。ウェブ材料はまた、米国特許第5,691,035号に記載されるようにSELF材料を製造するために、及び米国特許第5,156,793号に記載されるようにゼロひずみストレッチラミネートを製造するために用いられてもよい。本発明のウェブ材料が変形プロセスにおいてストレッチされる場合、それらは1つの軸方向に又は1を超える軸に沿って(例えば、2つの軸方向に)のいずれかにストレッチされてもよい。元の形態と異なる形態に材料を成形するプロセスは、幾つかの独立した工程により行われることができる。塑弾性ウェブはまた、印刷、押出コーティング、又は既知のプロセスを用いて他のウェブに接着剤で取り付けられて、塑弾性特性を有するラミネート構造体を形成してもよい。こうした他のウェブが弾性又は可塑性であるか、フィルム又は不織布であるかは重要でない。
この実施例は、先行技術の2つの樹脂からのフィルム形成を記載する:アドフレックス(ADFLEX)7573の実験用等級(デラウェア州ウィルミントンのバセル・ポリオレフィンズ(Basell Polyolefins)から入手可能なエチレン系エラストマー及びポリプロピレンのリアクターブレンド)(1−1);米国特許第6,555,643号に開示されるようなポリマー主鎖に沿って立体エラー(stereoerrors)を有するアイソタクチックポリプロピレン(1−2);日本の東京のクラレ社(Kuraray Co. Ltd.)からセプトン(Septon)4033として入手可能なスチレンブロックコポリマーを含む、おむつストレッチ構成要素中に典型的に用いられる高性能ブレンド(1−3);テキサス州ヒューストンのエクソン・モービル・ケミカル(Exxon Mobil Chemical)からヴィスタマックス(VISTAMAXX)1100として入手可能であるようなエラストマーのポリプロピレン(1−4);及び非常に低密度のポリエチレン(テキサス州ヒューストンのエクソン・モービル(Exxon Mobil)からのイグザクト(EXACT)4049)と直鎖低密度ポリエチレン(テキサス州ヒューストンのエクソン・モービル・ケミカル(Exxon Mobil Chemical)からのLL6201)との2つのブレンドであって、その場合ID1−5は85%VLDPE/15%LLDPEであり、1−6は70%VLDPE/30%LLDPEである。表1及び表2はフィルムの特性を一覧にする。
この実施例は、2つの異なるエラストマーのポリオレフィンのブレンドの特性を例証する。
2.テキサス州ヒューストンのエクソン・モービル・ケミカル(Exxon Mobil Chemical)から入手可能であるようなヴィスタマックス(VISTAMAXX)1100
3.テキサス州ヒューストンのエクソン・モービル・ケミカル(Exxon Mobil Chemical)から入手可能であるようなイグザクト(EXACT)4049
4.日本の東京のクラレ社(Kuraray Co. Ltd.)からセプトン(Septon)4033として入手可能なスチレンブロックコポリマーを含む、おむつストレッチ構成要素中に典型的に用いられる高性能ブレンド
5.キャタロイ(Catalloy)技術を用いて製造され、メリーランド州エルクトンのバセル・ポリオレフィンズ(Basell Polyolefins)からアドフレックス(ADFLEX)7353として入手可能な、柔らかいポリプロピレン系熱可塑性エラストマーのリアクターブレンド フィルムの特性が表4及び5に示される。
2.テフロン(Teflon)(登録商標)シート/組成物の「サンドイッチ」をカーバー・プレス(Carver Press)の加熱された(200℃)圧盤の間に設置し、ゆっくりと22kN(5,000ポンド)の圧力まで負荷を掛ける。30秒間待機する。
3.圧力を53kN(12,000ポンド)まで増やし及び60秒間待機する。
4.圧力を解除し、テフロン(Teflon)(登録商標)シート/組成物の「サンドイッチ」を180°回転し、53kN(12,000ポンド)まで負荷を掛ける。30秒間待機し、及び圧力を解除する。
5.テフロン(Teflon)(登録商標)シート/組成物の「サンドイッチ」を直ちに取り除き、それを室温の金属プレートの間で冷却する。
6.形成されたフィルムがテフロン(Teflon)(登録商標)から容易に外れない場合は、冷凍庫の中に設置し、5分間待機し、そしてテフロン(Teflon)(登録商標)からフィルムを剥がす。
反対に、エラストマーのポリオレフィンは、より迅速な力緩和を短期間においてはっきりと示すが、より長期間にわたっては緩和は一定に保たれる。この実施例において見られるように、これらのエラストマーのブレンドは、力緩和において経時的により漸進的な低下を提供することが見出された。吸収性物品の状況では、この漸進的な低下は、長期間にわたっては収縮力の減少がより少ない一方で、短期間ではレッドマーキング(redmarking)を最小にすることにより意味のある利益をもたらす(力は実質的に経時的に低下しないため、より低い初期収縮力が必要とされる)。
この実施例は、市販の柔らかい変形可能なポリオレフィン系材料の添加を介して市販のエラストマーのポリプロピレンの引っ張り特性を変更する可能性について例証する。
2.パラフィルム(PARAFILM)Mはイリノイ州シカゴのアメリカン・ナショナル・カン(American National Can)により市販されるポリオレフィンの実験用フィルムである。
フィルムは、バッチミキサーに添加される前に小片に切断された。
3.テキサス州ヒューストンのエクソン・モービル・ケミカル(Exxon Mobil Chemical)からLL6201として入手可能であるような直鎖低密度ポリエチレン(MI=50g/10min、密度=0.926g/cm3、)。
4.テキサス州ヒューストンのエクソン・モービル・ケミカル(Exxon Mobil Chemical)からイグザクト(EXACT)4049として入手可能であるような非常に低密度のポリエチレン(MI=4.5g/10min;密度=0.873g/cm3)。
2.200%の代わりに300%まで予ひずみを与えられている
3.150g/m2及び6.4mm幅に正規化されている
4.環境室中で温度平衡に達する前に50%までひずみを与えられている
別の言い方をすれば、それはヴィスタマックス(VISTAMAXX)からの適合するフィットの利益をよく補完する柔らかい手触り及び感触のような塑弾性機能を提供する。以上のように、直鎖低密度ポリエチレン構成成分(多かれ少なかれ結晶化度を有する)をブレンドに添加することは、永久ひずみ及び/又は力緩和の量に対して多くの影響を及ぼすことなく、負荷及び負荷応力の両方を増加する傾向がある。体温において10時間後の力緩和の%は、パラフィルム(PARAFILM)の添加により増加し、材料の弾性/復元可能性の特徴の部分的損失を示唆する。
永久ひずみは、追加的ひずみサイクルについて実質的に増加しないことにも注意すべきである。例えば、第1及び第2サイクルの間の永久ひずみ%の違いは、典型的には10%未満であり、多くの場合5%未満である。これは、予ひずみサイクルを越えた塑弾性組成物の優れた寸法安定性を示唆するものである。別の言い方をすれば、第1予ひずみサイクルの後には実質的に弾性の挙動が存在する。
この実施例は、市販の柔らかい変形可能なポリオレフィン系材料(パラフィルム(PARAFILM)M)の添加による、多様なエラストマー材料への効果を例証する。
フィルムは、バッチミキサーに添加される前に小片に切断された。
2.おむつのストレッチ構成要素中に典型的に用いられる高性能ブレンド。それは、日本の東京のクラレ社(Kuraray Co. Ltd.)からセプトン(Septon)4033として入手可能なスチレンブロックコポリマー、ペンシルベニア州ピッツバーグのノバ・ケミカルズ(Nova Chemicals)からPS3190としてのポリスチレン等級、及びテキサス州ウッドランドのペンレコ(Penreco)からドラケオール(Drakeol)600として入手可能なオイルから成り、それは55/10/35の比で共にブレンドされている。
3.テキサス州ヒューストンのエクソン・モービル・ケミカル社(Exxon Mobil Chemical Co)から入手可能なエグザクト(EXACT)4049(MI=4.5g/10min;密度=0.873g/cm3)。
4.テキサス州ヒューストンのエクソン・モービル・ケミカル社(Exxon Mobil Chemical Co)から入手可能なLL6201(MI=50g/10min、密度=0.926g/cm3、)。
5.VLDPP MARS 3900(MFR約3g/10min;密度=0.862g/cm3)は、米国特許第6,555,643号に記載される非常に低密度のポリプロピレン材料である。
6.テキサス州ヒューストンのアトフィナ・ペトロケミカルズ(Atofina Petrochemicals)からEOD−00−07として入手可能であるようなメタロセンポリプロピレン(MFR=8g/10min;密度=0.950g/cm3)。
2.環境室中で温度平衡に達する前に50%までひずみを与えられている
この実施例は、市販のエラストマーのポリプロピレン等級(ヴィスタマックス(VISTAMAXX))の引っ張り特性へのワックス/ポリオレフィン混合物の添加の効果を例証する。
2.キャタロイ(Catalloy)技術を用いて製造され、メリーランド州エルクトンのバセル・ポリオレフィンズ(Basell Polyolefins)からアドフレックス(ADFLEX)7353として入手可能な、柔らかいポリプロピレン系熱可塑性エラストマーのリアクターブレンド。
3.テキサス州ヒューストンのエクソン・モービル・ケミカル社(Exxon Mobil Chemical Co)からLL6201として入手可能であるような直鎖低密度ポリエチレン(メルトインデックス=50g/10min、密度=0.926g/cm3)。
4.コネチカット州ミドルベリのクロンプトン社(Crompton Corporation)からマルチワックス(MULTIWAX)W−835として入手可能な微晶性ワックス。
5.精製ワックス128は、カリフォルニア州サンラモンのシェブロン・テキサコ・グローバル・ルブリカンツ(Chevron Texaco Global Lubricants)から入手可能な低溶融精製石油ワックスである。
6.ニュージャージー州モリスタウンのハネウェル・スペシャルティ・ワックス・アンド・アディティブズ(Honeywell Specialty wax and additives)からA−C735として入手可能であるような低分子量ポリエチレン。
7.ロードアイランド州コベントリのクラリアント、ピグメント・アンド・アディティブズ部門(Clariant, Pigments & Additives Division)からリコワックス(LICOWAX)PP230として入手可能であるような低分子量ポリプロピレン。
8.ドイツのルートヴィヒスハーフェンのバスフ(BASF)からオパノールB(OPPANOL B)として入手可能であるような非常に低分子量のポリイソブチレン。
この実施例は、米国特許第6,555,643号に開示されるようなポリマー鎖に沿って立体エラー(stereoerrors)を有するアイソタクチックポリプロピレンのブレンドからのフィルム形成を記載し、このアイソタクチックポリプロピレン樹脂は、表17に記載されるような様々な変性剤とブレンドされた。
6−1〜6−5が、ニュージャージー州ハッケンサックのC.W.ブラベンダー・インスツルメンツ(C. W. Brabender Instruments)から入手可能な実験室規模のミキサーを用いて化合された(酸化防止剤などの一般に用いられる安定剤物質をブレンドの<1%で包含する)。フィルムは、以下に記載されるヒステリシス試験方法の工程1〜14に類似する方法を用いて、約200℃に加熱し、カーバー・プレス(Carver Press)の中でPTFEシートの間で圧縮することにより、約200μの厚さを有するフィルムに圧縮成形された。
2.イリノイ州アーリントンハイツ(Arlington Heights)のポリワン(PolyOne)から入手可能なポリプロピレン系ナノクレイ濃縮物、ポリワン(PolyOne)1001マスターバッチ濃縮物(50%粘土)。
この実施例は、ポリオレフィンエラストマーブレンド及び本発明による塑弾性ブレンドからの繊維の紡績について明らかにする。繊維は:1)ランダムポリプロピレンコポリマー樹脂(テキサス州ヒューストンのエクソン・モービル・ケミカル(Exxon Mobil Chemical)からヴィスタマックス(VISTAMAXX)1120として入手可能)及び2)本発明による塑弾性材料(実施例5の5−7と同じ組成物)から、2つの押出成形機システムを用いて紡がれたが、その場合各押出成形機は、水平単軸押出成形機である。それぞれの押出成形機からスピンパックへの押出品の速度は、四穴スピンパック(ヒルズ社(Hills Incorporated)、フロリダ州ウエスト・メルボルン(W.Melbourne))へ供給する定量溶融ポンプにより制御されている。表19は、成功する繊維形成をもたらすことが見出された押出成形条件を一覧にしている。
この実施例は、本発明の塑弾性材料を含む不織布ウェブの形成を明らかにすることを目的としている。
この実施例は、本発明の塑弾性材料を含むフィルムの形成を明らかにすることを目的としている。
装置
引っ張り試験機:マサチューセッツ州カントンのインストロン・エンジニアリング社(Instron Engineering Corp.)、又はミネソタ州エデンプレーリーのシンテックMTSシステムズ社(SINTECH-MTS Systems Corporation)からの伸展引っ張り試験機(又は匹敵する引っ張り試験機)の商業用定速が好適である場合がある。試験速度及びその他の試験パラメータを制御し、並びにデータを収集、計算及び報告するために、機器をコンピュータに接続する。
塑弾性材料は、いずれかの好適な手段により、それが取り付けられているいずれかの基材又は他の材料から最初に分離される。1つのこうした手段は、塑弾性材料と他の材料との間の結合強度を減少させるために試料を凍結させることである。好適な凍結媒体は、コネチカット州ダンベリーのミラー−スチーブンソン・ケミカル社(Miller-Stephenson Chemical Company)により商品名クィック−フリーズ(QUICK-FREEZE)の下で販売される、圧縮された1,1,1,2テトラフルオロエタンである。
1)およそ12gの関心のあるエラストマー組成物を秤量する。
2)予備秤量した材料を2片の0.03mm(0.010インチ)キャリパーのPTFE(テフロン(Teflon)(登録商標))フィルムの間に設置することにより、組成物を圧縮成形する。
3)フィルムの「サンドイッチ」を、カーバー・プレス(Carver Press)モデル3853−0の中に挿入される予備加熱したアルミニウムプレートの間に設置するが、加熱プレートはおよそ200℃に設定される。
4)材料を3分間加熱しその後プレートの間で17MPaの適応圧力によりそれを押圧する。
5)30秒間圧力下で製剤を流動させる。
6)結果として得られるフィルムを周囲温度まで急冷する。
7)試料を3つの等しい部分に切断する。
8)各部分をPTFEフィルム、及び予備加熱されたアルミニウムプレートの間に設置し、カーバー・プレス(Carver press)中で160℃まで1分間加熱し、その後14MPaの圧力が適用される。
9)30秒間圧力下で試料を流動させる。
10)圧力を解除し、及び試料を90°回転する。試料をプレスの中に戻し入れ、及び直ちに21MPaの圧力を適用する。
11)試料は再び30秒間流動される。圧力が解除され、及び試料は反転されて、プレスの中に戻し入れられ、及び直ちに28MPaの圧力が適用される。
12)試料は再び30秒間流動される。
13)圧力が取り除かれ、及び試料は90°回転されて、及びプレスの中に戻し入れられ、及び直ちに34MPa psiの圧力が適用される。
14)試料は再び30秒間流動される。
15)最終押圧後、試料は周囲温度に冷却される。結果として得られるフィルムの厚さは、101.6μm(4ミル)から381μm(15ミル)までの厚さである。
16)結果として得られる試料を2.5cmX5cmの長方形に切断する。
1)試料が2.5cmのゲージ長を有する引っ張り試験機つかみ具の中に設置される。
さもなければ、試料長さが許す最大間隔を用いて、試料を引っ張り試験機のつかみ具の間に備え付ける。
2)200%の最大ひずみまで(即ち、試料はその元の長さの3倍になる)、25.4cm/minのひずみ速度で試料にひずみを与える。特定の試料は、特別の場合には、他の最大ひずみまで、ひずみを与えられてもよい。200%以外の最大ひずみが用いられる場合、そのひずみは記録され及び永久ひずみ%の計算に用いられることが必要である。
3)200%のひずみ(7.5cmのつかみ具の分離)において、つかみ具の移動方向は逆転され、及びつかみ具はその元の位置に25.4cm/minの速度で戻る。
4)試料をゼロひずみにおいて1分間緩和させる。
5)1分後、試料に、25.4cm/minのひずみ速度で0.10Nの負荷まで再び負荷を掛け、試料の弛みを引っ張る。つかみ具の間の分離を測定し及び記録する。
6)次の方程式により永久ひずみ%を計算する(永久ひずみ%は、予ひずみプロセスの結果として材料中に構築された永続的塑性変形の程度を決定する):
8)次のことを報告する:
i)200%のひずみ(又は最大ひずみの他の値)における、N/cmによる最大負荷。
ii)永久ひずみ%(認識されるように、差(100−永久ひずみ%)は次には、材料に固有の復元可能な弾性変形の程度の%をもたらす。)
1)第1のヒステリシス負荷サイクルに従って予ひずみを与えられた試料を、2.5cmのゲージ長に設定される1対のつかみ具の間に固定し、静かに引っ張っていずれの緩みも取り除く。
2)2分後、試料を25cm/minの速度で、50%のひずみ(初めの長さの1.5倍)まで伸展する。
3)試料を50%のひずみにおいて30秒間保持し、力がその期間にわたって時間の関数として監視される(例えば、付随したコンピュータにより収集される)。
4)元の長さに、25.4cm(10インチ)/minで戻し、60秒間保持する。 5)1分後、試料に、25.4cm/minのひずみ速度で0.10Nの負荷まで再び負荷を掛け、試料の弛みを引っ張る。つかみ具の間の分離を測定し及び記録する。
6)上記に概説された方法に記載された同じ手順に従って再負荷時の永久ひずみ%を測定する。
8)3試料の各々について次のことを報告する:
a.50%ひずみにおける負荷(N/cm)
b.永久ひずみ%
c.第2ヒステリシスサイクルの30秒の保持時間中の50%における力緩和の%:次の式を用いて決定される:
1)第1のヒステリシス負荷サイクルに従って予ひずみを与えられた試料を、2.5cmのゲージ長に設定される1対のつかみ具の間に固定し、静かに引っ張っていずれの緩みも取り除く。この試験のために、つかみ具及び試料は、38℃に維持された環境室の中にあり、試料は伸展する前に部屋の中で平衡化される(約1分)。
2)試料を25cm/minの速度で、50%のひずみ(初めの長さの1.5倍)まで伸展する。
3)試料を50%のひずみで10時間の間保持する。
4)伸展工程の後の初めの力、並びに38℃で1、4、及び10時間での力を監視及び記録する。
5)各時間における3試料の力緩和の%を、次の方程式を用いて計算及び報告する:
この方法は、ASTM標準法D 1204−02に基づく:
1)第1ヒステリシス負荷サイクルに従って試料に予ひずみを与える
2)試料の長さ及び幅の寸法を注意深く測定し、及び油性マジックを用いて両方の寸法において(標本の初めのサイズに依存して)10又は5mm間隔で等距離の点に印を付ける。
3)砂床(ASTM法の紙及びタルクを置き換える)の上に試料を設置し、及び60℃の温度で熱制御室の中に設置する。
4)2分後、試料を取り除く。
5)60℃への暴露後の両方の寸法を測定する。
6)両方の寸法の変化を、元の寸法の百分率として計算する。100%を超える値は、熱への暴露(アニーリング)の結果として、その特定方向への材料の膨張を示唆する。100%未満の値は、標本の収縮を示唆する。
7)3試料について結果を報告する。
Claims (7)
- 押出成形ウェブであって、前記押出成形ウェブが、不織布及びフィルムから成る群から選択され、かつ、塑弾性材料を含み、その際前記塑弾性材料が、エラストマーのポリプロピレンと第2ポリオレフィンとの組み合わせを含み、前記組み合わせがポリマーブレンド又はポリマー混合物から選択され、
a)前記ウェブから採取された試料が初期ひずみサイクルを、前記材料が少なくとも30%の永久ひずみを前記初期ひずみサイクルにより与えられるように受ける時、前記材料が実質的に可塑性の特性を有し、
b)前記ウェブから採取された試料が、少なくとも第2のひずみサイクルを受ける時、前記材料が実質的に弾性の特性を有してなり、
前記エラストマーのポリプロピレンが、結晶性アイソタクチックブロック及び非晶質アタクチックブロックを含むポリプロピレンポリマー、前記ポリマーに沿って立体エラー(stereoerrors)を有するアイソタクチックポリプロピレン、エラストマーのランダムポリプロピレンコポリマー、並びにこれらの組み合わせから成る群から選択され、
前記第2ポリオレフィンが、ポリオレフィンとポリオレフィンワックスとの組み合わせであることを特徴とする押出成形ウェブ。 - 前記エラストマーのポリプロピレンが、エラストマーのランダムポリプロピレンコポリマーである、請求項1に記載の押出成形ウェブ。
- 前記ウェブが不織布材料である、請求項1または2に記載の押出成形ウェブ。
- 前記不織布材料が繊維から構成され、前記繊維がバイコンポーネント繊維である、請求項3に記載の押出成形ウェブ。
- 前記ウェブがフィルムを含む、請求項1または2に記載の押出成形ウェブ。
- 前記フィルムが、少なくとも1つの追加層を有する共押出フィルムである、請求項5に記載の押出成形ウェブ。
- 液体浸透性トップシート、バックシート、サイドパネル、カフ、及びウエストバンドから成る群から選択される少なくとも1つの機構を含み、その際前記機構が、請求項1〜6のいずれか一項に記載の押出成形ウェブを用いて構築される吸収性物品。
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