JP6297719B2 - 再生ポリプロピレン構成成分と再生サステイナブルポリマー構成成分とを含むメルトブローン不織ウェブ及びそれを作製する方法 - Google Patents

Description

本発明は、不織ウェブ、より具体的には、再生ポリプロピレン構成成分と再生サステイナブルポリマー構成成分とのブレンドを含む繊維から調製されたメルトブローンウェブに関する。

従来、不織布の製造に使用される多くの材料は、ポリエステル、ポリスチレン、ポリエチレン、及びポリプロピレンなどの熱可塑性ポリマーから調製される。これらのポリマーは、一般に、非常に安定であり、長期間、環境中に留まり得る。しかしながら、近年、環境にやさしく、持続可能な物品及び製品を開発する傾向が出てきている。この傾向の一部として、石油系材料の含有量を低減するために、持続可能な含有物を増やした環境にやさしい製品を製造することが望まれている。

この要望を満たす可能性がある有望なポリマーの１つがポリ乳酸（ＰＬＡ）である。ポリラクチドとしても知られるポリ乳酸は、糖、デンプン、またはセルロースなどの再生可能な資源に由来する再生可能な熱可塑性の脂肪族ポリエステルである。ＰＬＡは、トウモロコシなどの天然物質から製造され、したがって、石油化学由来製品に対する持続可能な代替品を提供することができるため、有望である。

しかしながら、ＰＬＡは、ポリエチレン及びポリプロピレンなどの合成ポリマーと関連し得る、同じ強度及び伸び特性を必ずしも有しない。結果的に、ＰＬＡ構成成分及び合成ポリマー構成成分を含む複合製品が開発された。このような製品の１つは、ＰＬＡコア及びポリプロピレンシースを有する複合単繊維を含む不織布シート材料である。このような製品は、消費者製品における持続可能な構成成分のレベルを増加させることが目標であるおむつ業界に用途を見出してきた。

しかしながら、このような複合材料の使用には欠点が認められる場合もある。このような欠点の１つは、合成ポリマーとサステイナブルポリマーの複合物である材料の再生または再利用が困難であることに起因する。結果的に、このような材料を使用することにより費用が増大し、これにより今度は、市販の製品におけるこのような材料の使用が制限されてきた。

したがって、ＰＬＡなどのサステイナブルポリマーを市販の製品に組み込むための改善された方法及び製品の必要性が尚も存在する。

本発明の実施形態は、ポリプロピレン構成成分及びサステイナブルポリマー構成成分の出発材料から再生されるメルトブローン繊維を調製する方法を対象とする。一実施形態では、本発明は、ポリプロピレン構成成分及びサステイナブルポリマー構成成分を含む出発繊維を熱処理下でブレンドして、ポリプロピレン構成成分とサステイナブルポリマー構成成分とのブレンドを含む溶融流を形成する、メルトブローンウェブを調製する方法を提供する。次に、ポリプロピレン構成成分及びサステイナブルポリマー構成成分をビスブレーキングするために溶融流はビスブレーキングされ、その結果、ビスブレーキングされた構成成分がメルトブローン用途での使用に適するようになる。ビスブレーキングされたポリマー構成要素の溶融流を、メルトブローン用ダイを通して押出してメルトブローン繊維流を形成し、次いで、これを回収表面上に回収して、密着したメルトブローンウェブを形成する。いくつかの実施形態では、メルトブローンウェブは、ウェブをカレンダーロールに通すなど、熱接着される場合がある。

一実施形態では、出発材料は、ポリプロピレン構成成分が単繊維のシースとして配向され、サステイナブルポリマー構成成分が単繊維のコアとして配向される、シース−コア構成を有する複合単繊維を含む。いくつかの実施形態では、出発材料は、複合単繊維を含むスパンボンドウェブなどのスパンボンドウェブを含む。

いくつかの実施形態では、ビスブレーキングは、ビスブレーキング剤を溶融流中にブレンドすることによって達成される。いくつかの実施形態では、ビスブレーキング剤は、過酸化物、ヒドロキシルアミンエステル組成物、またはチオ組成物を含み得る。好ましい実施形態では、ビスブレーキング剤は、ヒドロキシルアミンエステルを含む。

本発明の態様は、再生ポリプロピレン構成成分と再生サステイナブルポリマー構成成分とのブレンドであるメルトブローン繊維を含むメルトブローンウェブも対象とする。一実施形態では、メルトブローンウェブは、再生ポリプロピレン構成成分と再生ポリ乳酸構成成分とのブレンドを含む。本発明は、メルトブローン／スパンボンド（ＭＳ）積層体、スパンボンド／メルトブローン／スパンボンド（ＳＭＳ）積層体、及びスパンボンド／メルトブローン／メルトボーン（ｍｅｌｔｂｏｗｎ）／スパンボンド（ＳＭＭＳ）積層体などの、メルトブローンウェブを含む複合シート構造物も対象とする。

本発明はこれから、添付の図面を参照して以下により完全に説明され、これらの図面において、本発明の全てではないがいくつかの実施形態が示される。実際、これらの発明は、多くの異なる形態で実現することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されるものとして解釈されない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が適用を受ける法的要件を満たすように提供される。

本出願の目的のため、以下の用語は、以下の意味を有するものとする。

用語「繊維」は、有限長の繊維または無限長の単繊維を指し得る。

本明細書で使用される用語「不織ウェブ」は、相互に網目にされるが、識別可能な反復様式とはなっていない個々の繊維または糸の構造物を製造するために、製織または編組プロセスを使用することなく形成された材料の構造物またはウェブを意味する。不織ウェブは、過去に、例えば、メルトブローンプロセス、スパンボンドプロセス、及びステープル繊維梳綿プロセスなどの、様々な従来のプロセスにより形成されてきた。

本明細書で使用される用語「メルトブローン」は、溶融熱可塑性材料を、複数の細かい通常円形のダイ毛管を通して、高速ガス（例えば、空気）流中に押出し、これにより溶融熱可塑性材料を細くして繊維を形成する（直径が１０マイクロメートル未満などのマイクロファイバー直径まで細くされ得る）ことによって、繊維が形成されるプロセスを指し、その後、メルトブローン繊維はガス流によって運ばれ、回収表面に堆積して不規則なメルトブローン繊維のウェブを形成する。このようなプロセスは、例えば、Ｂｕｔｉｎらの米国特許第３，８４９，２４１号、Ｍｅｉｔｎｅｒらの同第４，３０７，１４３号、及びＷｉｓｎｅｓｋｉらの同第４，７０７，３９８号に開示されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本発明の実施形態によるメルトブローン繊維は、円形及び非円形断面を有し得る。

本明細書で使用される用語「スパンボンド」は、複数の細かい通常は円形の紡糸口金の毛管から溶融熱可塑性材料を単繊維として押出し、次に単繊維が機械的にまたは空気圧で細くされて延伸されることを伴うプロセスを指す。紡糸口金開口部の構成に基づき、三葉、三角形などの形状の繊維など、円形及び非円形を含む様々な断面形状の繊維を製造することができる。単繊維は、回収表面上に堆積して不規則に配列された実質的に連続する単繊維のウェブを形成し、これは、後に一緒に接着されて密着した不織布を形成する。スパンボンド不織ウェブの製造は、例えば、米国特許第３，３３８，９９２号、同第３，６９２，６１３号、同第３，８０２，８１７号、同第４，４０５，２９７号、及び同第５，６６５，３００号などの特許に例示されている。一般に、これらのスパンボンドプロセスは、紡糸口金から単繊維を押出すことと、空気流で単繊維を急冷し、溶融単繊維の固化を早めることと、空気圧で空気流中に単繊維を取り込むことによって、または機械式延伸ロールの周囲にそれらを機械的に巻き付けることのいずれかによって、延伸張力を適用することによって単繊維を細くすることと、延伸された単繊維を回収表面上に堆積させてウェブを形成することと、結合されていない単繊維のウェブを不織布に接着することとを含む。接着は、任意の熱または化学接着処理であってよく、熱点接着が典型的である。機械及び水流交絡などの他の方法も使用することができる。

本明細書で使用される「熱点接着」は、接着される２つ以上の繊維のウェブなどの材料を、加熱したカレンダーロールとアンビルロールとの間に通すことを伴う。カレンダーロールは、典型的には、模様付きであり、そのため、布地は、その全表面にわたって接着されるのではなく、離散した点接着部位で接着される。

本明細書で使用される「ポリマー」は、一般に、ホモポリマー、例えば、ブロック、グラフト、ランダム、及び交互コポリマーなどのコポリマー、ターポリマーなど、ならびにこれらのブレンド及び変形物を含むが、これらに限定されない。さらに、別途具体的に制限されない限り、用語「ポリマー」は、イソタクチック、シンジオタクチック、及び不規則対称を含む、全ての可能な幾何学的構成の材料を含むものとする。

本明細書で使用される用語「再生」は、再利用ポリマーとしても知られ、繊維、フィルム、または固形プラスチック構成要素などの何らかの製品形態に以前に一度押し出されたが、再度、有用な繊維、フィルム、または固形プラスチック部品に再押出すことができるペレットなどの形態に再加工されたポリマー材料を指す。

多くの再利用プロセスにおいて、分子量の減少を最小限に抑えるためにかなりの試みがなされている。他の場合では、再利用ポリマーを特定の新しい目的に有用な新しい分子量に変換するために、分子量を意図的に減少させる場合がある。

ポリプロピレンなどのポリマー材料を再生するためのプロセスの一例は、ビスブレーキングである。ビスブレーキングにおいて、前に押出したポリマー（例えば、出発材料）は、ポリマー鎖が破壊または断裂され、出発材料とは異なる分子量及びメルトフローレートを有する再生ポリマー組成物を製造する化学、機械、または熱処理プロセスを受ける。例えば、ポリプロピレンの場合、押出し前のポリプロピレンは、ポリプロピレンポリマーがスパンボンドプロセスでの使用に適していたような分子量及びメルトフローレート（ＭＦＲ）を有し得る。押出し後、次に、このポリプロピレンは、メルトブローンプロセスでの使用に適する分子量及びＭＦＲを有するビスブレーキングされたポリプロピレン構成成分を製造するために、ビスブレーキングを受けることができる。本発明において、「再生」されるポリマー材料はビスブレーキングプロセスを受ける。

本発明の実施形態は、ポリプロピレン構成成分及びサステイナブルポリマー構成成分を含む出発材料から再生された複合メルトブローン繊維を含むメルトブローン布地を調製するためのプロセスを対象とする。

本発明の文脈において、用語「サステイナブル」は、次世代に利用可能な状態を保つように回復または補充されるそのような農業または林業の自然プロセスに由来する材料を指す。よって、サステイナブルポリマーは、石油の供給が妥当な時間内に自然に補充されない石油源ポリマーと対比され得る。本発明の実施形態に好適なサステイナブルポリマーは、典型的には、サステイナブルポリマー含有量の重量パーセントに基づき、少なくとも２５重量パーセント、より典型的には少なくとも５０重量パーセントであるサステイナブル含有量を有し、少なくとも７５％及び少なくとも９０％の重量パーセントが幾分より典型的である。好ましい実施形態では、サステイナブルポリマー構成成分は、９０〜１００重量パーセントのサステイナブル含有量を含む。

いくつかの実施形態では、サステイナブルポリマー構成成分は、生分解性ポリマー材料を含み得る。「生分解性」は、微生物の活動を含む環境条件下で分解または腐敗する材料または製品を指す。よって、材料の引張強度及び／もしくはピーク伸長または他の臨界の物理的または機械的特性の具体的な減少が既定の時間の間、既定の生物学的環境に曝された後に認められる場合、材料は生分解性と見なされる。既定の生物学的条件により、サステイナブルポリマー構成成分を含む製品は生分解性と見なされる場合も、見なされない場合もある。

サステイナブル含有物で作製された特別なクラスの生分解性製品は、構成環境で分解することができる場合、堆肥にできると見なされる場合がある。サステイナブル含有物を含む布地またはフィルムが堆肥にできると分類することができるかを判断するために、欧州規格ＥＮ １３４３２「Ｐｒｏｏｆ ｏｆ Ｃｏｍｐｏｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ」が使用され得る。

一実施形態では、出発材料は、ポリプロピレン構成成分及びサステイナブルポリマー構成成分が繊維において異なる領域を画定する多成分繊維を含む。例えば、出発材料は、別個の押出機から押出されるが、１つの繊維を形成するために一緒に紡糸された少なくとも２つのポリマーから形成された二成分単繊維または繊維を含み得る。二成分繊維中のポリマー構成成分は、一般に、二成分繊維の断面にわたって実質的に一定に位置付けられる異なる区間に配列され、二成分繊維の長さに沿って連続的に広がる。このような二成分繊維の構成は、例えば、１つのポリマーが別のポリマーによって包囲されるシース／コア配列、または並列配列もしくは「海島型」配列であってよい。二成分繊維の例は、Ｋａｎｅｋｏらの米国特許第５，１０８，８２０号、Ｓｔｒａｃｋらの米国特許第５，３３６，５５２号、Ｐｉｋｅらの米国特許第５，３８２，４００号に記載されており、その各々は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。多成分繊維は、１つまたは両方のポリマー流に組み込まれるか、単繊維表面に適用することができる染料及び界面活性剤などの従来の添加剤を含み得る。

好ましい実施形態では、出発材料は、ポリプロピレンシース及びサステイナブルポリマー構成成分を含むコアを有する二成分繊維を含む。ポリプロピレン対サステイナブルポリマー構成成分の比率は、約１０％のポリプロピレン対９０％のサステイナブルポリマー構成成分〜８０％のポリプロピレン対２０％のサステイナブルポリマー構成成分、より好ましくは３０％のポリプロピレン対７０％のサステイナブルポリマー構成成分〜７０％のポリプロピレン対３０％のサステイナブルポリマー構成成分の範囲であり得る。

いくつかの実施形態では、サステイナブルポリマー構成成分は、１つのカルボン酸基（もしくはそのポリエステル形成誘導体、例えばエステル基）及び１つのヒドロキシル基（もしくはそのポリエステル形成誘導体、例えばエーテル基）を保有する脂肪族構成成分に由来するか、または２つのカルボン酸基（もしくはそのポリエステル形成誘導体、例えばエステル基）を保有する脂肪族構成成分と、２つのヒドロキシル基（もしくはそのポリエステル形成誘導体、例えばエーテル基）を保有する脂肪族構成成分との組み合わせに由来し得る。

用語「脂肪族ポリエステル」は、脂肪族及び／または脂環式構成成分から排他的に作製されるポリエステルに加え、ポリエステルが実質的にサステイナブル含有物を有する限り、脂肪族及び／または脂環式（ｃｙｌｃｏａｌｉｐｈａｔｉｃ）単位に加えて芳香族単位を含有するポリエステルも網羅する。上述のように、サステイナブル含有量は、典型的には、少なくとも２５重量％、より好ましくは７５重量％、さらにより好ましくは少なくとも９０重量％である。

１つのカルボン酸基及び１つのヒドロキシル基を保有する脂肪族構成成分に由来するポリマーは、あるいは、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）と呼ばれる。その例は、ポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）、ポリ−（ヒドロキシブチレート−ｃｏ−ヒドロキシバレテレート）（ｈｙｄｒｏｘｙｖａｌｅｔｅｒａｔｅ）（ＰＨＢＶ）、ポリ−（ヒドロキシブチレート−ｃｏ−ポリヒドロキシヘキサノエート）（ＰＨＢＨ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリ−（イプシロン−カプロラクチオン）（ｃａｐｒｏｌａｃｔｉｏｎｅ）（ＰＣＬ）、及び好ましくはポリ乳酸（ＰＬＡ）である。

２つのカルボン酸基を保有する脂肪族構成成分と、２つのヒドロキシル基を保有する脂肪族構成成分との組み合わせに由来するポリマーの例としては、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳＵ）、ポリエチレンサクシネート（ＰＥＳＵ）、ポリブチレンアジペート（ＰＢＡ）、ポリエチレンアジペート（ＰＥＡ）、ポリテトラメチレンアジペート／テレフタレート（ＰＴＭＡＴ）などの、脂肪族ジオール及び脂肪族ジカルボン酸に由来するポリエステルが挙げられる。

２つのカルボン酸基を保有する脂肪族構成成分と、２つのヒドロキシル基を保有する脂肪族構成成分との組み合わせに由来するポリエステルの場合、二酸もしくはジオールのいずれか、または二酸とジオールの両方が実質的にサステイナブル含有物を含有し得る。それらが実質的にサステイナブル含有物を含有する限り、上記のポリエステルのいずれかを使用することができる。

本発明の文脈において、出発材料のＰＬＡグレードは、スパンボンドプロセスで紡糸されるのに適切な分子特性を有するべきである。好適な例は、両方ともＧｒｕｂｅｒらの米国特許第５，５２５，７０６号及び第６，８０７，９７３号の教示に一般的に従い製造されると考えられるグレード６７５２Ｄ、６１００Ｄ、及び６２０２Ｄなどの、ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ ＬＬＣ，ｏｆ Ｍｉｎｎｅｔｏｎｋａ，ＭＮ ５５３４５から供給されるＰＬＡグレードを含む。

ポリプロピレンホモポリマー及びポリプロピレンコポリマーの両方を含む、多種多様のポリプロピレンポリマーが出発材料に使用され得る。一実施形態では、出発材料のポリプロピレンは、メタロセンまたはチーグラーナッタ触媒プロピレンポリマーを含み得る。

本発明の実施形態で使用することができるチーグラーナッタポリプロピレンの例としては、Ｔｏｔａｌ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＵＳＡ，ＩＮＣ ｏｆ Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸのＴＯＴＡＬ（登録商標）３８６６ポリプロピレン、Ｂｒａｓｋｅｍ Ａｍｅｒｉｃａ ｏｆ Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，ＰＡのＢｒａｓｋｅｍ ＣＰ ３６０Ｈポリプロピレン、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ ｏｆ Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸのＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ ＰＤ ３４４５、Ｓａｂｉｃ ｏｆ Ｓｉｔｔａｒｄ，Ｔｈｅ ＮｅｔｈｅｒｌａｎｄｓのＳａｂｉｃ ５１１Ａ、及びＢａｓｅｌｌ Ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎｓ ｏｆ Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥのＰｒｏ−ｆａｘ ＰＨ ８３５が挙げられる。好適なメタロセンポリプロピレンの例としては、Ｔｏｔａｌ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＵＳＡ，ＩＮＣ ｏｆ Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸのＴＯＴＡＬ（登録商標）Ｍ３７６６ポリプロピレン、Ｔｏｔａｌ Ｓ．Ａ．ｏｆ Ｃｏｕｒｂｅｖｏｉｅ，ＦｒａｎｃｅのＴＯＴＡＬ（登録商標）ＭＲ ２００１ポリプロピレン、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ ｏｆ Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸのＡＣＨＩＥＶＥ（登録商標）３７５４ポリプロピレン、及びＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ ｏｆ Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸのＡＣＨＩＥＶＥ（登録商標）３８２５ポリプロピレンを挙げることができる。

出発材料は、ポリプロピレン構成成分及びサステイナブルポリマー構成成分がそれらの平均分子量を減少させるためにビスブレーキングされるビスブレーキングプロセスを受ける。一実施形態では、両構成成分のビスブレーキングは、典型的なビスブレーキング条件下で、かつプロピレンビスブレーキング剤を使用して達成することができる。しかしながら、サステイナブルポリマー構成成分、例えばＰＬＡは、ビスブレーキング剤を必要としない場合があり、解重合はビスブレーキングプロセス中の加水分解により生じ得る。したがって、ＰＬＡ解重合が、ＰＬＡとビスブレーキングされたポリプロピレンとの組み合わせがメルトブローン布地を製造するための原材料としてもはや有用ではないような非常に低い分子量に進まないようにするために、出発材料の含水量を制御することが重要である。

いくつかの実施形態では、ビスブレーキングは、プロピレン分子の分子切断を容易にするために、ビスブレーキング剤を使用して達成することができる。いくつかの実施形態では、ビスブレーキングは、熱（３００〜４００℃の場合が多い）、放射線、剪断力（例えば、押出機を使用する）、前述の技術の組み合わせ、またはプロピレン分子及びサステイナブルポリマーの分子の所望のレベルの分子切断を達成する任意の他の技術を使用して達成することもできる。加水分解を確実するためのこのようなプロセスにおける水分レベルを制御し、よって、ＰＬＡまたは他のポリエステルの解重合が、ビスブレーキングされたポリプロピレンとの組み合わせにおけるサステイナブルポリマー構成成分がメルトブローン布地の製造の使用にもはや適さないところまで進まないようにすることが重要である。

多種多様のビスブレーキング剤が本発明の実施形態において使用され得る。好適な触媒は、Ｂｏｙｎｔｏｎにより発行された米国特許第４，２８２，０７６号に開示されるように、例えば、アルキルヒドロペルオキシド及びジアルキルペルオキシドを含み得る。好適な過酸化物の１つは、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサンである。別の好適な過酸化物は、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン−３である。これらの過酸化物は、商品名ＬＵＰＥＲＳＯＬ（登録商標）でＰｅｎｎｗａｌｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能である。

好ましい実施形態では、ビスブレーキング剤は、米国特許第７，９５６，１０９号（その内容は参照により本明細書に組み込まれる）に記載されるものなどの、ヒドロキシルアミンエステル組成物またはチオ組成物を含む。特に好ましいビスブレーキング剤の例は、ＢＡＳＦから商品名ＩＲＧＡＴＥＣ（登録商標）ＣＲ ７６で入手可能なヒドロキシルアミンエステル組成物である。有利なことに、ビスブレーキング剤は過酸化物を含まず、得られたビスブレーキングされたサステイナブルポリマー構成成分の特性に悪影響を与えない。

ビスブレーキング剤は、出発材料の構成成分が溶融状態にある間に、出発材料に添加されてよい。例えば、ビスブレーキング剤は、構成成分が約１８０〜３４０℃の温度の溶融状態にある間に、出発材料中に導入されてよい。例えば、出発材料は、約２４０〜３４０℃、好ましくは約２６０〜３２０℃、より好ましくは約２９０〜３１０℃の温度に加熱され得る。いくつかの実施形態では、ビスブレーキング剤は、例えば、押出機内の出発材料中に導入されてよい。一般に、熱量はビスブレーキングの速度及び程度に影響を及ぼす。

前述のように、サステイナブルポリマー構成成分、例えばＰＬＡとポリプロピレンとの組み合わせ中に存在する水分レベルは、分子量のある程度の減少を達成するが、ＰＬＡとポリプロピレンとの組み合わせがメルトブローン布地の作製の使用にもはや適さないような解重合を達成しないように、ＰＬＡのある程度の加水分解を達成するように制御されなければならない。カールフィッシャー法などの当該技術分野において周知の方法により測定される水分レベルは、約２００ｐｐｍ未満、特に約１００ｐｐｍ未満、より具体的には約５０ｐｐｍであるべきである。

ビスブレーキング剤の量は、一般に、出発材料中のプロピレンの量、及び得られたビスブレーキング製品の所望の最終メルトフローレートに依存する。一実施形態では、ビスブレーキング剤の量は、例えば、ビスブレーキング剤がヒドロキシルアミンエステルを含む実施形態において、プロピレンポリマーの約０．５〜３重量％、好ましくはポリマーの約０．７５〜２．５重量％、より好ましくはプロピレンポリマーの約０．８〜１重量％であり得る。所望の添加レベルは、一般に、ビスブレーキング中の温度に依存し、よって、これらの範囲は、２７０℃〜２９０℃の範囲のオペレーティング温度を想定し、最も好ましい押出機の温度は、２７０℃〜２８５℃の範囲である。

過酸化物を含むビスブレーキング剤の場合、添加される過酸化物の量は、プロピレンポリマーの約０．００１〜２．０重量％、好ましくはポリマーの約０．１〜１．０重量％、より好ましくはプロピレンポリマーの約０．２〜０．７重量％であり得る。

ビスブレーキングの条件は、ビスブレーキングされたプロピレンポリマーがメルトブローン不織ウェブを調製するためのプロセスに有用であるように十分な分解を示すように選択及び制御されるべきである。いくつかの実施形態では、ビスブレーキングされたプロピレンポリマーは、約４００〜２，５００、またはより好ましくは約５００〜２，０００、最も好ましくは約７００〜１，８００の範囲のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有するべきである。

得られたビスブレーキングされた出発材料は、ビスブレーキングされたポリプロピレン構成成分ならびにビスブレーキング及び／または加水分解されたサステイナブルポリマー構成成分のブレンドをもたらす。好ましくは、ビスブレーキングされたブレンドは、それがメルトブローン不織ウェブの調製に有用になるようなＭＦＲを有する。一実施形態では、得られたビスブレーキングされたブレンドは、少なくとも約４００〜２，５００、好ましくは約５００〜２，０００、より好ましくは約７００〜１，８００のＭＦＲを有する。

再生ポリマーとも称される、得られたビスブレーキングされた出発材料は、メルトブローンウェブの製造において、今後の使用のためにペレット化され得るか、または連続プロセスにおいて、再生出発材料は直ちに押出され、従来の技術を使用してメルトブローン繊維に紡糸される。

いくつかの実施形態では、ポリプロピレン構成成分及びサステイナブルポリマー構成成分を含む再生ブレンドは、未使用ポリマー（使用したことがない）とブレンドされてメルトブローン繊維を形成し得る。

本発明の実施形態により調製されたメルトブローンウェブは、出発材料から再生したポリプロピレン構成成分とサステイナブルポリマー構成成分とのブレンドを含む。メルトブローン繊維は、一般に、１０マイクロメートル未満の直径、特に、８マイクロメートル未満の直径を有する。一実施形態では、メルトブローン繊維は、約３〜０．５マイクロメートル、特に、約１〜２マイクロメートルの直径を有する。いくつかの実施形態では、メルトブローン繊維は、約３〜０．５マイクロメートル未満、特に、約１〜３マイクロメートルの直径を有し得る。

本発明の実施形態により調製されたメルトブローンウェブは、所望の用途に応じて多種多様の坪量範囲を有し得る。例えば、メルトブローンウェブ及びこのようなメルトブローンウェブを組み込む積層体は、約０．２５〜２０ｇ／ｍ^２、特に、約１．５〜３ｇ／ｍ^２の範囲の坪量を有し得る。いくつかの実施形態では、メルトブローンウェブは、１〜４００ｇ／ｍ^２、例えば、約１５〜４００ｇ／ｍ^２の範囲の坪量を有し得る。

本発明の実施形態により調製されたメルトブローンウェブは、多種多様の用途に使用することができる。例えば、本発明の実施形態は、パーソナルケア用途、例えば、乳児ケア用製品（おむつ、拭き取り用品）、フェミニンケア用製品（パッド、生理用ナプキン、タンポン）、成人ケア用製品（失禁製品）、または化粧品用途（パッド）に使用することができる。これらの用途において、メルトブローンウェブは、多層構造物に組み込むことができる。例えば、本発明の実施形態により調製されたメルトブローンウェブは、例えば、メルトブローン／スパンボンド（ＭＳ）積層体、スパンボンド／メルトブローン／スパンボンド（ＳＭＳ）積層体、及びスパンボンド／メルトブローン／メルトボーン（ｍｅｌｔｂｏｗｎ）／スパンボンド（ＳＭＭＳ）積層体を含む、様々な異なる多層構造物の製造に使用することができる。これらの多層構造物において、坪量は、下は０．２５ｇ／ｍ^２から最大２０ｇ／ｍ^２の範囲であり得る。

メルトブローン層が多層構造物（例えば、ＭＳ、ＳＭＳ、及びＳＭＭＳ）の一部であるいくつかの実施形態では、構造物中のメルトブローンの量は、構造物全体のパーセンテージとして、構造物の約５〜２０％、特に、約１０〜１５％の範囲であり得る。

加えて、本発明の実施形態によるメルトブローンウェブは、フィルタ、洗浄製品、漏油を吸収する、または（界面活性剤で処理される場合）水から汚染材料を吸収するための「ピッグ」を含む工業用途にも使用することができる。これらの用途において、メルトブローンウェブは、約１５〜４００ｇ／ｍ^２の範囲であり得る高坪量範囲を有し得る。

実施形態による多層構造物は、各層が同じラインで順次調製される連続インラインプロセス、または前に形成されたスパンボンド層上にメルトブローン層を堆積させることを含む様々な方法で調製することができる。多層構造物の層は、熱接着、機械接着、接着剤接着、水流交絡、またはこれらの組み合わせを用いて、一緒に接着されて多層複合シート材料を形成し得る。好ましい実施形態では、層は、多層構造物を、一対のカレンダーロールに通すことにより、互いに熱点接着される。

ＰＰ／ＰＬＡのブレンドから構成されたペレットは、メルトブローン繊維の製造に適した分子量及びＭＦＲを得るために、ビスブレーキングプロセスを受ける。ペレットは、Ｆｉｔｅｓａ’ｓ Ｗａｓｈｏｕｇａｌスパンボンド施設から得られる。ポリプロピレン／ポリ乳酸（ＰＰ／ＰＬＡ）二成分スパンボンド布地を作製する過程で、廃棄材料が、ウェブをロールで裂くことから、またはプロセスの出発物から作製される。ＥＲＥＭＡ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ ｏｆ Ｉｐｓｗｉｃｈ，ＭＡ ０１９３８から入手可能なＥＲＥＭＡ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅを使用して、熱及び圧力により廃棄物をペレットに変換する。得られたペレットは、一般に、樹脂ペレット内で均一に混合された約５０％ＰＬＡ及び５０％ＰＰの組成を有する。ＰＬＡは、ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ ＬＬＣ，ｏｆ Ｍｉｎｎｅｔｏｎｋａ，ＭＮ ５５３４５から供給されたスパンボンドグレードであり、Ｇｒｕｂｅｒらの米国特許第５，５２５，７０６号及び同第５，８０７，９７３号の教示に一般的に従い作製されたと考えられる。ポリプロピレンは、スパンボンド用途に一般的に使用される３５ ＭＦＲチーグラーナッタ型である。

５００Ｋｇの上述のＰＰ／ＰＬＡペレットの箱は、Ｆｉｔｅｓａ Ｗａｓｈｏｕｇａｌから得られ、メルトブローンウェブを形成するためにビスブレーキングプロセスを受ける。このステップは、Ｐｅｉｎｅ，ＧｅｒｍａｎｙのＦｉｔｅｓａのパイロットラインで行われる。ビスブレーキング作業の前に、カールフィッシャー法で測定される水分レベルが約５０ｐｐｍの水分レベルを示すまで、ＰＰ／ＰＬＡペレットを乾燥高温空気に曝すことにより一晩乾燥させる。

実施例１
Ｐｅｉｎｅパイロットラインは、Ｒｅｉｃｏｆｉｌメルトブローンスピンビームラインで構成される。このラインは、最初は、３５ ＭＦＲスパンボンドグレードのポリプロピレン（ＰＰ）樹脂で実行され、押出機の温度を２７５〜２８０℃に増加させながら、０．９部のＣＲ７６対９９．１部のＰＰペレットの比率でＩＲＧＡＴＥＣ（登録商標）ＣＲ７６を押出機に量り入れる。ＰＰメルトブローンのウェブが３２ＧＳＭの坪量を達成するように、押出機の出力でパイロットラインの速度を調節する。

ここで、３５ ＭＦＲスパンボンド樹脂を上述のＰＰ／ＰＬＡペレットと交換し、ＣＲ ７６のレベルをゆっくり低下させ、そのため、ペレット中のＣＤ ７６対ＰＰの比率（５０／５０ＰＰ／ＰＬＡ）が３２ＧＳＭのメルトブローンウェブをもたらすように注意深く維持される。この作業中、メルトブローングレードのＰＰを加工するときに見られる値と類似する値を維持するために、押出し圧を監視する。パイロットラインの速度は、押出機の出力と一致するように調節され、そのため、ＰＰ／ＰＬＡメルトブローン繊維のウェブが３２ＧＳＭの坪量を達成する。

得られたメルトブローンウェブは、再生ＰＰとＰＬＡとのブレンドを含むメルトブローン繊維を有する。この新しいメルトブローン組成物は、意外で予想外の吸収性及び濾過特性を示す。理論に拘束されるわけではないが、本発明者は、これらの特性がメルトブローンウェブの繊維内の疎水性のＰＰとわずかに親水性のＰＬＡポリマーとの均質混合物に起因する可能性があると考える。

実施例２
実施例２では、実施例１で調製したメルトブローンウェブを使用して、ＳＭＳ積層体を作製する。パイロットラインは、ＰＰスパンボンドのウェブ（８ＧＳＭの）を紡糸し、次いで、実施例１のメルトブローン繊維をスパンボンド層上に紡糸してインラインＳＭを作製し、続いて前に調製したスパンボンドウェブをＳＭウェブの上面に配置するステップでシミュレーションされなければならないインライン作製ＳＭＳ積層体のスパンボンドビーム生産を１つのみ有する。得られたＳＭＳ構造物をカレンダー処理し、熱接着されたＳＭＳ積層体を製造する。本発明者は、スパンボンドＰＰの層がＰＰ／ＰＬＡメルトブローンウェブの中間層から剥離しにくいという意外で予想外の改善を認める。理論に拘束されるわけではないが、本発明者は、この改善がＳＭＳ積層体の全層を一緒に接着することを改善及び促進するメルトブローン層中のＰＰとＰＬＡとの均質混合物に起因すると考える。

比較例
この実施例では、ポリプロピレンスパンボンド層とＰＬＡのメルトブローン層を含むＳＭＳウェブが調製された。ＰＬＡは、ＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓから入手可能なメルトブローングレードのＰＬＡ Ｇｒａｄｅ ６２５２Ｄである。実施例２と同様、メルトブローン層をスパンボンドポリプロピレン層上に堆積させ、続いて前に調製したスパンボンドポリプロピレン層を位置付けた。次に、積層体を、１３０℃の温度の一対のカレンダーロールに通すことによるカレンダー処理により、得られた積層体を熱接着した。本発明者は、得られたＳＭＳ積層体が乏しい積層強度を示し、スパンボンド層が容易にメルトブローン層から剥離することを認めた。高接着温度で、メルトブローン層中のＰＬＡがスパンボンド層を通って移動したことが認められ、不織層の、カレンダーロールの表面への望ましくない接着をもたらした。

簡潔に上述したように、本発明者は、再生出発材料中のポリプロピレンとＰＬＡとのブレンドがメルトブローン層中のＰＰとＰＬＡとの均質混合物により層間の接着を大幅に改善すると考える。この均質混合物は、ＳＭＳ積層体の全層を一緒に接着することを改善及び促進する。

実施例３
この実施例では、得られた再生ポリマーブレンドのメルトフローレートに対する、ビスブレーキング剤と、ポリプロピレン構成成分及びサステイナブルポリマー構成成分を含む前に紡糸したポリマー材料とのブレンドの効果が特徴付けられる。上述の約５０％ＰＬＡ及び５０％ＰＰの組成物を含む再利用ペレットを出発材料として使用した。

再利用ペレットを、ビスブレーキング剤として５重量％のＩｒｇａｔｅｃ ＣＲ７６とブレンドし、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １１３３（２３０℃、２．１６ ＫＧ荷重で加熱時間４分）に従いメルトフローレートを決定した。加えて、ビスブレーキング剤を含まない再利用ペレットのメルトフローレート、及び５重量％のビスブレーキング剤を含む未使用ポリプロピレンのメルトフローも比較のために評価された。未使用ポリプロピレン（Ｓａｂｉｃ Ｔｙｐｅ ５１９Ａ）の出発メルトフローレートは、製造元の報告された仕様書通り、２３０℃で３５ｇ／１０分である。結果を下の表に要約する。

上の表から、ビスブレーキング剤を再利用ペレットのブレンドに添加することにより、再生ブレンドのＭＦＲが増加することが分かる。これは、本発明のプロセスが、メルトフローレートを増加させ、よって、メルトブローン用途の利用性を高めるものであるように、前に紡糸されたプロピレンとＰＬＡとのブレンドのポリマー化学を変更するのに有用であることを示す。

これらの発明が属する技術分野の当業者は、先の説明及び関連する図面に提示される教示の利益を有する、本明細書に記載される発明の多くの修正及び他の実施形態を想到するだろう。したがって、本発明は開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、修正及び他の実施形態が添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれることが意図されることを理解する。特定の用語が本明細書において採用されるが、これらは、一般的及び説明の意味で使用され、限定を目的としない。

Claims (19)

1. メルトブローンウェブを調製するためのプロセスであって、
   ポリプロピレン構成成分及びサステイナブルポリマー構成成分を含む出発繊維を提供することであって、前記構成成分の各々が、前記繊維の異なる領域に配置され、
   前記ポリプロピレン構成成分と前記サステイナブルポリマー構成成分とを熱処理下でブレンドして溶融流を形成すること、
   前記溶融流中の前記ポリプロピレンポリマー構成成分をビスブレーキングすること、
   前記溶融流中の前記サステイナブルポリマー構成成分を分解すること、
   メルトブローン用ダイを通して前記溶融流を押出して、メルトブローン繊維流を形成することであって、前記メルトブローン繊維が、再生ポリプロピレン構成成分と前記サステイナブルポリマー構成成分とのブレンドを含み、及び
   前記メルトブローン繊維を回収表面上に回収して、密着したウェブを形成することを含む、前記プロセス。
2. 前記ビスブレーキングのステップが、ビスブレーキング剤と前記溶融流をブレンドすることを含む、請求項１に記載のプロセス。
3. 前記ビスブレーキング剤が、ヒドロキシルアミンエステル組成物またはチオ組成物を含む、請求項２に記載のプロセス。
4. 前記ビスブレーキング剤が、ヒドロキシルアミンエステルを含む、請求項２に記載のプロセス。
5. 前記ビスブレーキング剤の量が、前記プロピレン構成成分の総重量に基づき約０．５〜３重量％である、請求項２〜４のいずれか一項に記載のプロセス。
6. 前記ビスブレーキング剤の量が、前記プロピレン構成成分の総重量に基づき約０．７５〜２．５重量％である、請求項２〜４のいずれか一項に記載のプロセス。
7. 前記サステイナブルポリマー構成成分が、ポリ乳酸を含む、請求項１に記載のプロセス。
8. 前記サステイナブルポリマー構成成分中のサステイナブルポリマーの含有量が、９０〜１００重量％である、請求項１に記載のプロセス。
9. 前記サステイナブルポリマー構成成分が、加水分解により分解される、請求項１に記載のプロセス。
10. 前記サステイナブルポリマー構成成分が、ビスブレーキングにより分解される、請求項１に記載のプロセス。
11. 前記ビスブレーキング及び分解のステップが、実質的に同時に生じる、請求項９に記載のプロセス。
12. 前記出発繊維が、複合スパンボンド単繊維を含み、前記ポリプロピレン構成成分が前記単繊維のシースとして配向され、前記サステイナブルポリマー構成成分が前記単繊維のコアとして配向される、請求項１に記載のプロセス。
13. 前記ポリプロピレン構成成分対前記サステイナブルポリマー構成成分の比率が、約１０重量％のポリプロピレン対９０重量％のサステイナブルポリマー構成成分〜８０重量％のポリプロピレン対２０重量％のサステイナブルポリマー構成成分である、請求項１２に記載のプロセス。
14. 前記ポリプロピレン構成成分対前記サステイナブルポリマー構成成分の比率が、約３０重量％のポリプロピレン対７０重量％のサステイナブルポリマー構成成分〜７０重量％のポリプロピレン対３０重量％のサステイナブルポリマー構成成分である、請求項１２に記載のプロセス。
15. 前記ビスブレーキングのステップの前に、前記ポリプロピレン構成成分と前記サステイナブルポリマー構成成分との前記ブレンドした溶融流が、前記ブレンドをペレットに押出すステップを受ける、請求項１に記載のプロセス。
16. 前記ペレットを乾燥させ、次に前記ペレットを溶融して溶融流を形成するステップをさらに含む、請求項６に記載のプロセス。
17. 前記ペレットの水分含有量が、２００ｐｐｍ未満である、請求項７に記載のプロセス。
18. 再生ポリプロピレン構成成分と再生サステイナブルポリマー構成成分とのブレンドを含む密着した繊維マトリックスを含む、メルトブローンウェブ。
19. 前記サステイナブルポリマー構成成分が、ポリ乳酸を含む、請求項１８に記載のメルトブローンウェブ。