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技術 自己捲縮リボン繊維、およびそのリボン繊維から製造される不織布

出願人 アビンティブ・スペシャルティ・マテリアルズ・インコーポレイテッド
発明者 ステファン・ジョン・フレデリックムーディ・ザ・サード・ラルフ・エイ
出願日 2015年8月7日 (5年9ヶ月経過) 出願番号 2017-506746
公開日 2017年8月17日 (3年8ヶ月経過) 公開番号 2017-523320
状態 特許登録済
技術分野 複合繊維 不織物
主要キーワード 曲線タイプ 端部ジョイント 長尺寸法 ポリマーコンポーネント 丸い突出部 収縮係数 乗り切る マルチコンポーネント
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (14)

課題・解決手段

並んで位置付けられたポリマーコンポーネントを有する、リボン形状マルチコンポーネント繊維またはフィラメントが提供される。例えば、マルチコンポーネント繊維は、リボン形状を有するバイコンポーネント繊維であってよい。繊維のポリマーコンポーネントは、異なる収縮挙動を有するように選択される。このようなリボン形状のマルチコンポーネント繊維またはフィラメントから製造された不織布も提供される。

概要

背景

概要

並んで位置付けられたポリマーコンポーネントを有する、リボン形状マルチコンポーネント繊維またはフィラメントが提供される。例えば、マルチコンポーネント繊維は、リボン形状を有するバイコンポーネント繊維であってよい。繊維のポリマーコンポーネントは、異なる収縮挙動を有するように選択される。このようなリボン形状のマルチコンポーネント繊維またはフィラメントから製造された不織布も提供される。

目的

発明者らは、不織布の嵩高性(loft)を増すために、本明細書で提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

リボン形状を実質的に有するバイコンポーネント繊維において、第1のポリマーコンポーネントと、第2のポリマーコンポーネントと、を含み、前記バイコンポーネント繊維が熱エネルギーおよび機械力のうちの少なくとも一方を受けると、自己捲縮バイコンポーネント繊維が生産される、バイコンポーネント繊維。

請求項2

請求項1に記載のバイコンポーネント繊維において、前記第1のポリマーコンポーネントおよび前記第2のポリマーコンポーネントは、前記バイコンポーネント繊維のリボン形状を定める長い二等分線に実質的に平行な境界面を有する、バイコンポーネント繊維。

請求項3

請求項1に記載のバイコンポーネント繊維において、前記第1のポリマーコンポーネントおよび前記第2のポリマーコンポーネントは、前記バイコンポーネント繊維のリボン形状を定める長い二等分線に実質的に垂直な境界面を有する、バイコンポーネント繊維。

請求項4

請求項1に記載のバイコンポーネント繊維において、前記機械力は、前記バイコンポーネント繊維を引き伸ばすことを含む、バイコンポーネント繊維。

請求項5

請求項1に記載のバイコンポーネント繊維において、前記バイコンポーネント繊維のアスペクト比は、約4:1超である、バイコンポーネント繊維。

請求項6

請求項1に記載のバイコンポーネント繊維において、前記第1のポリマーコンポーネントと前記第2のポリマーコンポーネントとの融点の差は、多くとも約15℃である、バイコンポーネント繊維。

請求項7

リボン形状のバイコンポーネント繊維を製造する方法において、第1のポリマーコンポーネントを提供することと、第2のポリマーコンポーネントを提供することと、並んだ断面を有するバイコンポーネント繊維を形成するために、前記第1のポリマーコンポーネントおよび前記第2のポリマーコンポーネントを紡いで処理することと、自己捲縮バイコンポーネント繊維を形成するために前記バイコンポーネント繊維を自己捲縮させることと、を含む、方法。

請求項8

請求項7に記載の方法において、自己捲縮させることは、熱で加熱すること、および機械力を加えることのうちの少なくとも一方である、方法。

請求項9

請求項8に記載の方法において、前記機械力は、前記バイコンポーネント繊維を引き伸ばすことを含む、方法。

請求項10

第1のポリマーコンポーネントおよび第2のポリマーコンポーネントを有するバイコンポーネント繊維を含む不織布において、前記バイコンポーネント繊維が熱エネルギーおよび機械力のうちの少なくとも一方を受けると、自己捲縮バイコンポーネント繊維が生産される、不織布。

請求項11

請求項10に記載の不織布において、前記バイコンポーネント繊維は、スパンボンドプロセスにより製造された連続フィラメントを含む、不織布。

請求項12

請求項11に記載の不織布において、前記バイコンポーネント繊維は、熱結合および絡合のうちの少なくとも一方を用いて統合されている、不織布。

請求項13

請求項10に記載の不織布において、前記バイコンポーネント繊維は、短繊維を含む、不織布。

請求項14

請求項13に記載の不織布において、前記バイコンポーネント繊維は、熱結合および絡合のうちの少なくとも一方を用いて統合されている、不織布。

請求項15

請求項10に記載の不織布において、前記第1のポリマーコンポーネントおよび前記第2のポリマーコンポーネントは、前記バイコンポーネント繊維のリボン形状を定める長い二等分線に実質的に平行な境界面を有する、不織布。

請求項16

請求項15に記載のバイコンポーネント繊維において、前記バイコンポーネント繊維のアスペクト比は、約4:1超である、バイコンポーネント繊維。

請求項17

請求項10に記載の不織布において、前記第1のポリマーコンポーネントおよび前記第2のポリマーコンポーネントは、前記バイコンポーネント繊維のリボン形状を定める長い二等分線に実質的に垂直な境界面を有する、不織布。

請求項18

請求項17に記載のバイコンポーネント繊維において、前記バイコンポーネント繊維のアスペクト比は、約4:1超である、バイコンポーネント繊維。

請求項19

請求項10に記載の不織布において、前記機械力は、前記バイコンポーネント繊維を引き伸ばすことを含む、不織布。

請求項20

請求項10に記載の不織布において、前記第1のポリマーコンポーネントと前記第2のポリマーコンポーネントとの融点の差は、多くとも約15℃である、不織布。

開示の内容

0001

〔関連出願の相互参照
本特許出願は、2014年8月7日出願の米国仮特許出願第62/034,460号の優先権の利益を主張するものであり、この仮出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

0002

〔発明の分野〕
本発明は、リボン形状を有するバイコンポーネント繊維、特に、自己捲縮するリボン形状のバイコンポーネント繊維、およびそのような繊維から製造された不織布に関する。

0003

背景
リボンのバイコンポーネント繊維は、機械力を用いて、または水流絡合(hydroentanglement)によって、この繊維をより小さい繊維に裂くことが見込まれる場合に、従来は製造されてきた(例えば、Yuの米国特許第6,627,025号)。発明者らは、不織布の嵩高性(loft)を増すために、本明細書で提供する開示に従ってバイコンポーネントリボン繊維を使用することを考え出した。

0004

嵩(Bulk)は、柔らかさおよび心地よさの認知を伝えるため、不織布にとってしばしば望ましい性質である。例えば、柔らかさおよび心地よさは、おむつのトップシートまたはバックシートとして使用される不織布にとって望ましい。嵩は、どのように不織布が流体を吸収し、分散させ、保持するかに影響を与える、重要な特徴でもある。好例は、おむつのトップシートと吸収性コアとの間に配された捕捉および分散層として使用される不織布である。

0005

不織布の嵩は、不織布の製造において捲縮繊維を使用すると増大し得る。従来、短繊維から製造された不織布は、繊維を適切な長さに切断する前に機械的に捲縮されている繊維を使用するものであった。このような繊維は、ジグザグの形状を有するようである。

0006

嵩のあるスパンボンド式不織布(spunbond)の製造に使用される連続フィラメントに対する典型的なアプローチは、再加熱された際に異なる収縮係数を有する2つのポリマーコンポーネントを使用して円形繊維を作り、それらの繊維を並べて、または偏心させて位置付けることである。収縮の差により、フィラメント螺旋形状にねじれる。このアプローチの例が、Stoke他の米国特許第5,622,772号に記載されている。このアプローチは、自己捲縮フィラメント(self-crimped filaments)と呼ばれることもある。このアプローチにより、嵩高性の高い外見を有する不織布を製造することができるが、その嵩は、不織布が重り圧縮されると容易に失われる。これは、捲縮が、それらの形状の結果として、圧縮に対しほとんど抵抗しないためである。

0007

したがって、圧縮に耐え、それにより負荷かけられても嵩高いことの利点のいくつかを維持する、自己捲縮バイコンポーネント繊維、およびそのような繊維から作られたスパンボンド式不織布が必要とされている。

0008

概要
本発明は、リボン形状を有する自己捲縮バイコンポーネント繊維に関する。理論に束縛されることを意図するわけではないが、本発明の自己捲縮バイコンポーネント繊維、およびそのような繊維から製造したスパンボンド式不織布は、従来の繊維および不織布と比べて、圧縮抵抗が改善されている。

0009

一態様では、本発明は、リボン形状を有するバイコンポーネント繊維を提供する。このバイコンポーネント繊維は、第1のポリマーコンポーネントおよび第2のポリマーコンポーネントを含んでよく、第1のポリマーコンポーネントおよび第2のポリマーコンポーネントは、化学的性質もしくは物理的性質のどちらか、または両方が、異なっている。

0010

本発明のある実施形態では、第1のポリマーコンポーネントおよび第2のポリマーコンポーネントは、バイコンポーネント繊維のリボン形状を定める長い二等分線と実質的に平行であるか、または実質的に整列している境界面を有する。本発明のある実施形態では、第1のポリマーコンポーネントおよび第2のポリマーコンポーネントは、バイコンポーネント繊維のリボン形状を定める長い二等分線と実質的に垂直であるか、または実質的に整列しない境界面を有する。

0011

本発明のある実施形態では、バイコンポーネント繊維は、熱エネルギーおよび機械力のうち少なくとも一方を用いて、自己捲縮する。さらにこの実施形態に従って、機械力は、バイコンポーネント繊維を引き伸ばすことを含み得る。

0012

本発明のある実施形態では、バイコンポーネント繊維のアスペクト比は、約4:1より大きい。異なるコンポーネントから構成されていることに加え、第1のポリマーコンポーネントと第2のポリマーコンポーネントとで、物理的性質は異なり得る。例えば、本発明のある実施形態によると、第1のポリマーコンポーネントと第2のポリマーコンポーネントとの融点の差は、多くとも約15℃である。

0013

本発明のある態様は、リボン形状のバイコンポーネント繊維を作る方法を提供し、この方法は、第1のポリマーコンポーネントを提供する工程と、第2のポリマーコンポーネントを提供する工程と、並んだ断面を有するバイコンポーネント繊維を形成するために第1のポリマーコンポーネントおよび第2のポリマーコンポーネントを紡いで処理する工程と、自己捲縮バイコンポーネント繊維を形成するためにバイコンポーネント繊維を自己捲縮させる工程と、を含む。

0014

本発明のある実施形態では、リボン形状のバイコンポーネント繊維を作る方法の、自己捲縮させる工程は、熱で加熱すること、もしくは機械力を加えることのどちらか、または両方を含み得る。

0015

本発明の別の態様は、本発明のバイコンポーネント繊維を含む不織布を提供する。本発明のある実施形態では、不織布のバイコンポーネント繊維は、スパンボンドプロセスを用いて製造された連続フィラメントを有する。本発明のある実施形態では、不織布のバイコンポーネント繊維は、熱結合および/または絡合を使用して統合され得る。本発明のある実施形態では、バイコンポーネント繊維は、短繊維を含んでよく、さらに本発明のこの実施形態に従って、熱結合および/または絡合を用いて統合され得る。

0016

他の態様および実施形態は、添付図面と共に理解される以下の説明を見れば、明らかになるであろう。しかしながら、本発明は、請求項により詳細に示されるものである。

0017

ここまで一般的な用語で本発明を説明してきたが、ここで添付図面を参照する。これらの添付図面は、必ずしも縮尺どおりに描かれてはいない。

0018

〔発明の詳細な説明〕
本発明を、添付図面を参照しながら、以下でさらに十分に説明する。図面には、本発明のすべての実施形態ではないものの、一部の実施形態が図示されている。本発明の好適な実施形態が説明され得るが、この発明は、多くの異なる形態で具現化されてよく、本明細書に記載する実施形態に制限されるものとして解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が詳細かつ完全であり、また、発明の範囲を当業者に十分に伝えるように提供されるものである。本発明の実施形態は、決して発明を制限するものと解釈されるものではない。類似の符号は、全体にわたり類似の要素を指している。

0019

明細書および請求項で使用される単数形「a」、「an」、「the」は、文脈で別段明確な定めのない限り、複数の指示物を含む。例えば、「繊維(a fiber)」と言及すれば、そのような繊維複数本を含む。

0020

「前述の(preceding)」または「後に続く(followed by)」などといった相対的な用語は、例えば図面に示すような、1つの要素の、別の要素との関係を説明するために、本明細書で使用され得ることが、理解される。相対的な用語は、図面に示すような要素の向きに加え、要素の別の向きも包含することを意図していることが、理解される。そのような用語は、本発明の1つまたは複数の要素の相対位置を説明するのに使用され得、文脈で別段明確な定めのない限り、限定的とすることを意図していないことが、理解される。

0021

本発明の実施形態は、本発明の理想的な実施形態の概略的表示である斜視図を含め、さまざまな透視図(perspectives)を参照して、本明細書で説明される。本発明が属する分野の当業者は理解するであろうが、図面に示す形状からの変形または図面に示す形状への改変は、本発明を実施する上で予想されている。そのような変形および/または改変は、製造技術、デザインの考察などの成果であってよく、そのような変形は、本発明の範囲内に、以下の請求項でさらに述べるものとして、含まれることが意図されている。図面に示す、本発明の物品、およびそれらそれぞれのコンポーネントは、物品のコンポーネントの厳密な形状を例示していることを意図しておらず、本発明の範囲に制限されるものではない。

0022

特定の用語が本明細書で使用されているが、それらの用語は、一般的かつ記述的な意味のみで使用されており、限定する目的ではない。本明細書で使用される、技術的および科学的用語を含むすべての用語は、別の定義がなされていない限り、本発明が属する分野の当業者が一般的に理解するのと同じ意味を有する。一般に使用される辞書で定義されているものなどの用語は、本発明が属する分野の当業者が一般的に理解するような意味を持つものとして解釈すべきであることが、さらに理解される。一般に使用される辞書で定義されているものなどの用語は、関連技術および本開示の文脈における意味と一致した意味を有するものとして解釈すべきであることが、さらに理解される。そのような一般に使用される用語は、本明細書の開示で明白に別の定義がされていない限り、理想的な、または過度形式的な意味で解釈されないものとする。

0023

本発明は、自己捲縮することができる、リボン形状を有するマルチコンポーネント繊維の製造を対象とする。このようなマルチコンポーネント繊維は、本発明の特定の実施形態に従って、不織布の製造に使用される。

0024

本発明のある態様は、リボン形状を有するバイコンポーネント繊維に関する。本明細書に記載する本発明のある態様は、おおよそリボン形状の形態を有する、並んだ構成を持つ自己捲縮バイコンポーネント繊維から製造された、スパンボンド式不織布にも関する。

0025

本明細書で使用される「バイコンポーネント繊維」は、繊維の長さに沿って互いに実質的に整列および付着している一対のポリマーコンポーネントを含む、繊維またはフィラメントを意味する。バイコンポーネント繊維の断面は、例えば、並んでいる(side-by-side)か、シースコアか、または有用な捲縮が確立され得る他の適切な断面であってよい。本発明の好適な実施形態では、バイコンポーネント繊維の断面は、実質的に並んだ断面を含む。

0026

本発明のある実施形態によると、異なる収縮係数などの異なる性質を有する、2つのポリマーコンポーネント、すなわち第1のポリマーコンポーネント10および第2のポリマーコンポーネント15は、例えば、図1に示すように、並んだ構成で位置付けられる。図1に示すような繊維またはフィラメントは、図2に示す捲縮繊維と同じように収縮する。本発明のこの実施形態によると、このような繊維は、さらに予測的に収縮し、通常の丸い自己捲縮バイコンポーネント繊維よりも圧縮するのが困難な、さらに小型の構造体を生じる。

0027

本発明の別の実施形態によると、異なる収縮係数などの異なる性質を有する、2つのポリマーコンポーネント、すなわち第1のポリマーコンポーネント20および第2のポリマーコンポーネント25は、例えば、図3に示すように、並んだ構成で位置付けられる。加熱されて収縮すると、図3の繊維は、例えば、図4に表す捲縮繊維と同じように、2つのポリマーコンポーネント間の境界面に対応する軸の周りで回転する、螺旋形状をとる。このアプローチでも、圧縮によく耐える小型の構造体が生じる。

0028

本明細書で使用される用語「リボン形状(ribbon-shaped)」は、断面外形およびアスペクト比を指す。断面外形に関しては、「リボン形状」は、少なくとも一対(一組)の対称的な表面を含む断面を指す。例えば、この断面は、異なる二対の向かい合った対称的な表面、またはそれを一組のみ含む、多角形であってよい。ほんの一例として、限定的であることを意図せずに、図5を参照すると、全体形状35は、想像上の長い二等分線300、およびこの長い二等分線に垂直である、短い二等分線(不図示)を有し、向かい合った表面351および352は、想像上の二等分線300に関して互いに対して対称的な表面である。少なくとも一組の対称的な表面を有する、他のリボン形状の外形が、例えば、図5B図5Eに示すように、例示されている。長い二等分線300は、繊維の断面形状に応じて、一直線(例えば図5A図5D)、曲線状(例えば、図5E)、または他の形状であってよい。本発明のある実施形態では、長い二等分線300は、「リボン形状」の繊維の形状を定めることができる。

0029

本発明のある実施形態では、第1のポリマーコンポーネントおよび第2のポリマーコンポーネントを含むバイコンポーネント繊維は、「リボン形状」の繊維の長い二等分線に実質的に平行である境界面を有する。非線形の形状を有する長い二等分線に関しては、実質的に平行とは、長い二等分線のおおよその方向と実質的に整列していることを意味する。本発明のある実施形態では、第1のポリマーコンポーネントおよび第2のポリマーコンポーネントを含むバイコンポーネント繊維は、「リボン形状」の繊維の長い二等分線に実質的に垂直である境界面を有する。非線形の形状を有する長い二等分線に関しては、実質的に垂直とは、長い二等分線のおおよその方向と実質的に整列していないことを意味する。

0030

「リボン形状」には、例えば、矩形の形状を形成する二組の平行な表面を有する形状(例えば図5A)が含まれ得る。「リボン形状」には、例えば、曲率半径を有する短く丸みを帯びた端部ジョイントにより互いに接合され得る、一組の平行な表面の断面(例えば図5B)も含まれ得る。「リボン形状」には、例えば、図5Cに示すものなどの「ドッグボーン」型の断面、および図5Dに示すものなどの楕円または長円形の断面がさらに含まれ得る。図5Cに示すこれらの断面では、例えば、用語「リボン形状」は、互いに正反対にある、丸みを帯びた(例えば、曲線状もしくは丸い突出部のある(lobed))表面を含む、複数組の対称的な表面を含む断面を指す。図5Dに示すように、楕円形の断面は、丸みを帯びるかまたは曲線タイプの上下の対称的な表面を有してよく、これらは、上下の対称的な表面より比較的小さい曲率半径を有する側部における短く丸みを帯びた端部ジョイントにより互いに接合される。

0031

用語「リボン形状」は、2つ以下の正方形の端部、もしくは丸い端部、もしくは「丸い突出部」を、断面の周囲に沿って含む、断面外形も含む。図5Cは、例えば、2つの丸い突出部がある断面(bi-lobal cross section)を示している。丸い突出部は、前記で参照した図5Bおよび図5Dに示したものなどの断面に含まれる、前述した丸みを帯びた端部ジョイントとは異なる。断面の周囲と比べて比較的小さいか、もしくは繊維の長さに沿って連続していない、こぶ、もしくは細溝、もしくはエンボスパターンのような、表面のでこぼこは、「丸い突出部」、または丸みを帯びた端部ジョイントの定義には含まれない。「リボン形状」の前述した定義は、断面外形が以下で定めるようなアスペクト比の要件を満たすという条件で、複数組の表面のうちの1組以上(例えば、向かい合った長さ方向の表面)が直線状でない断面外形(例えば図5E)を含むことも、理解され得る。

0032

アスペクト比に関し、本発明のある実施形態では、「リボン形状」の断面は、1.5:1超のアスペクト比(AR)を有する。アスペクト比は、寸法d1と寸法d2との比率として定められる。寸法d1は、リボン形状であろうと他の形状であろうと、第1の軸に沿って測定された断面の最大寸法である。寸法d1は、リボン形状の断面の長尺寸法(major dimension)とも呼ばれる。寸法d2は、寸法d1を測定するのに使用した第1の軸に垂直な第2の軸に沿って測定した、同じ断面の最大寸法であり、寸法d1は寸法d2より大きい。寸法d2は、短尺寸法(minor dimension)とも呼ばれる。オプションとして、長い二等分線300は、第1の軸に沿っていてよく、短い二等分線(不図示)は、第2の軸に沿っていてよい。寸法d1およびd2をどのように測定するかという実施例は、リボン形状の断面を示す図5A図5B図5C図5D図5Eと、以下に記載するような非リボン形状の断面を示す図5Fと、に示されている。アスペクト比は、寸法d1と寸法d2との標準化比率から、式(I)に従って、計算され:
AR=(d1/d2):1 (I)
ここで、寸法d1およびd2を測定するのに使用する単位は同じである。

0033

用語「リボン形状」は、例えば、本明細書で定義されるように、実質的に丸いか、円形であるか、もしくは丸形である断面形状を除外する。本明細書で言及するような用語「丸い」、「円形」または「丸形」は、1:1〜1.5:1のアスペクト比または丸みを有する繊維断面を指す。厳密に円形または丸い繊維断面は、1.5:1より小さい、1:1のアスペクト比を有する。本明細書で定義するような「リボン形状」の繊維に対する前述した基準を満たさないあらゆる繊維は、「非リボン形状」である。他の非リボン形状の繊維は、例えば、正方形、3つの丸い突出部を有する(tri-lobal)、4つの丸い突出部を有する(quadri-lobal)、5つの丸い突出部を有する(penta-lobal)、断面形状の繊維を含み得る。例えば、正方形の断面は、1.5:1より小さい約1:1のアスペクト比を有する。3つの丸い突出部を有する断面の繊維は、例えば、3つの丸い端部または「丸い突出部」を有するので、本明細書で使用される「リボン形状」の断面の定義を満たしていない。

0034

第1のポリマーコンポーネントと第2のポリマーコンポーネントとの割合は、一部分において、バイコンポーネント繊維の断面において第1のポリマーコンポーネントが占める面積および第2のポリマーコンポーネントが占める面積を、決定し得る。本発明のある実施形態では、バイコンポーネント繊維中の第1のポリマーコンポーネントと第2のポリマーコンポーネントとの重量比は、約1:10〜約10:1、約1:5〜約5:1、約1:2〜約2:1、約2:3〜約3:2、または約3:4〜4:3であってよい。本発明のある実施形態では、バイコンポーネント繊維中の第1のポリマーコンポーネントと第2のポリマーコンポーネントとの重量比は、約1:1であってよく、+/−10%変動する。

0035

明瞭にするため、本発明の繊維は、バイコンポーネントであり、かつリボン形状であることにより、識別される。あるいは、本発明の繊維は、自己捲縮することができる。

0036

本明細書で使用される「自己捲縮(self-crimped)」は、繊維を捲縮させることができる、適切な量のひずみおよび/または熱および/または他の力を受けた際に、繊維が示す自発的な捲縮を意味する。

0037

繊維を形成するポリマーコンポーネントは、以下の条件に実質的に従う、任意の熱可塑性ポリマーまたは熱可塑性繊維ブレンドから選択されたポリマーで構成され得る:(1)ポリマーコンポーネントが、同時押出し成形適合している、つまり、ポリマーコンポーネントを構成するポリマーのうち1つの熱劣化のような悪影響を生じるほど異なる温度で処理され得る;(2)ポリマーコンポーネントが、収縮プロセス乗り切る安定した境界面を形成するよう十分な適合性を有する(ポリマーコンポーネント間の、境界面における付着が弱すぎる場合、フィラメントは、異なる収縮により誘発される応力を受けて2本の繊維に裂ける場合がある);(3)繊維が加熱され、かつ/または何らかの他の力が繊維に加えられると、選択されたポリマーコンポーネントが別様に収縮する。

0038

本発明のある実施形態によると、自己捲縮は、2つのポリマーコンポーネントのポリマー間固有粘度(IV)差を広げることにより、強まり得る。第2のコンポーネントのIVは、例えば、2つのコンポーネントの結晶性相違を広げるように、固体重合を行うことによって増大され得る。本発明のある実施形態では、第1のポリマーコンポーネントのIVは、紡績が可能であり得るが、ヤーンに細かな捲縮を生成するのに十分な増大した差を溶融粘度に与えるレベルまで下げられ得る。

0039

参照により本明細書に完全に組み込まれる米国特許第7,994,081号は、複数の繊維を製造するため、結晶性の非晶質熱可塑性ポリマーがどのように溶融押し出しされ得るのかを説明している。非晶質熱可塑性ポリマーは、この開示によれば、十分に低い結晶化度を有するか、または実質的に結晶化度を有していない。さらにこの開示に従って、繊維を製造するのに使用される結晶性の非晶質熱可塑性ポリマーは、応力で誘発される結晶化を受けることができる。処理中、ポリマー組成物の第1のコンポーネントは、第1のポリマーコンポーネントが半結晶性状態になるように応力で誘発された結晶化を生じる、処理条件を受ける。ポリマーの第2のコンポーネントは、結晶化を誘発するには不十分な条件下で処理され、そのため第2のポリマーコンポーネントは、実質的に非晶質のままである。その非晶質な性質のため、第2のポリマーコンポーネントは、半結晶性の第1のポリマーコンポーネントの軟化温度より低い軟化温度を有し、そのため、第1のポリマーコンポーネントの軟化温度より低い温度で、熱結合を形成することができる。よって、非晶質の第2のポリマーコンポーネントは、不織布の結合剤コンポーネントとして利用されてよく、一方、半結晶性の第1のポリマーコンポーネントは、引張強さおよび引裂強度など、布の必要な強度の物理的性質を提供する、不織布のマトリックスコンポーネントとして役立ち得る。

0040

本発明のバイコンポーネント繊維は、結晶性の非晶質熱可塑性ポリマーコンポーネントをさらに含み得る。例えば、本発明のある実施形態によると、第1および第2のコンポーネントは、第2のポリマーコンポーネントを形成するポリマーが、第1のポリマーコンポーネントのポリマーより低い固有粘度を有する、融解した非晶質ポリマーの2本の流れを提供することにより、製造され得る。押し出し中、これらの流れは組み合わせられて、マルチコンポーネント繊維を形成する。組み合わせ済みの融解した流れは、その後、より高い固有粘度のポリマーの結晶化を誘発するが、より低い固有粘度のポリマーの結晶化を誘発するには不十分である応力にさらされて、それにより、第1および第2のポリマーコンポーネントをそれぞれ作ることができる。

0041

本発明のある実施形態では、ポリマーコンポーネントはそれぞれ、異なる2つのポリオレフィン、非限定的な実施例ではポリエチレンおよびポリプロピレン、を含む。本発明のある実施形態では、ポリオレフィンは、ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレン(PET/PE)、ポリ乳酸/ポリエチレン(PLA/PE)、またはポリエチレンテレフタレート/ポリ乳酸(PET/PLA)を含み得る。

0042

本発明のある実施形態では、ポリマーコンポーネントは、部分的に、または主要なポリマーコンポーネントとして、コポリマーを含み得る。ほんの一例として、限定することを意図するわけではないが、エチレンポリマーは、高圧法ポリエチレンまたは中もしくは低圧法ポリエチレンなどのエチレンで主に構成されたポリマーを含むことができ、また、エチレンホモポリマーだけでなく、プロピレンブテン−1酢酸ビニルなどと、部分的に、もしくは主要なコンポーネントとしてのエチレンとのコポリマー、およびそれらの任意の組み合わせを含み得る。

0043

本発明のある実施形態では、第1のポリマーコンポーネントおよび第2のポリマーコンポーネントのポリマーは、それぞれ、アイソタクチックポリマーシンジオタクチックポリマーアイソタクチックアタクチックステレオブロックポリマー、および/またはアタクチックポリマーのうちの任意の1つ以上を含み得る。例えば、限定することを意図するわけではないが、ポリマーは、アイソタクチックポリプロピレンおよびシンジオタクチックポリプロピレンをそれぞれ、または、適用可能である場合に、異なる密度もしくは立体規則性を有するポリエチレン、を含み得る。

0044

どちらかまたは双方のポリマー組成物のポリマーがポリエチレンを含む、本発明のある実施形態に従って、ポリエチレンは、エタンの直鎖半結晶性ホモポリマー、例えば、高密度ポリエチレン(HDPE);エチレンとαオレフィンとのランダムコポリマー、例えば、直鎖低密度ポリエチレンLLDPE);分岐エチレンホモポリマー、例えば、低密度ポリエチレン(LDPE)もしくは超低密度ポリエチレン(VLDPE);エラストマーポリオレフィン、例えば、プロピレンとαオレフィンとのコポリマー;およびこれらの任意の組み合わせ、であってよい。

0045

本発明のある実施形態では、ポリマーコンポーネントのポリマーは、同じタイプのポリマーであってよいが、異なる数平均分子量を有し得る。例えば、第1のポリマーコンポーネントの第1のポリマーの数平均分子量は、少なくとも約10,000、少なくとも約50,000、少なくとも約100,000、または少なくとも約500,000、あるいは最大で約500,000、最大で約100,000、最大で約50,000、または最大で約10,000であってよい。第2のポリマーコンポーネントの第2のポリマーの数平均分子量は、少なくとも約5,000、少なくとも約10,000、少なくとも約50,000、少なくとも約100,000、または少なくとも約500,000、あるいは、最大で約500,000、最大で約100,000、最大で約50,000、最大で約10,000、または最大で約5,000であってよい。しかしながら、第1のポリマーの数平均分子量は、第2のポリマーの数平均分子量とは異なる。第1のポリマーの数平均分子量は、最大で約500、最大で約1,000、最大で約2,000、最大で約2,500、最大で約3,500、最大で約5,000、最大で約7,500、最大で約10,000、最大で約15,000、最大で約25,000、最大で約30,000、最大で約35,000、最大で約40,000、最大で約45,000、最大で約50,000、最大で約60,000、最大で約70,000、最大で約75,000、最大で約90,000、最大で約100,000、最大で約125,000、最大で約150,000、最大で約175,000、最大で約200,000、または最大で約250,000だけ、第2のポリマーの数平均分子量と異なっていてよい。

0046

本発明のある実施形態では、第1のポリマーコンポーネントの第1のポリマー、および第2のポリマーコンポーネントの第2のポリマーに加え、第1のポリマーコンポーネントおよび第2のポリマーコンポーネントの一方または両方が、ポリマーブレンドを形成するために別のポリマーを含み得る。両方のポリマーコンポーネントがそのような別のポリマーを含む場合、このポリマーは、同じポリマータイプのものであるが、異なる性質を有する。マルチコンポーネント繊維のコンポーネント中にポリマーブレンドをこのように使用する例は、参照により本明細書に完全に組み込まれる米国特許第8,758,660号に記載されている。例えば、ポリマーブレンドに含まれるこの他のポリマーは、第1のポリマーコンポーネントおよび第2のポリマーコンポーネントそれぞれの各ポリマーブレンドにおいて異なる数平均分子量を有し得る。例えば、第1のポリマーコンポーネントのポリマーブレンド中における、このポリマーの数平均分子量は、少なくとも約200、少なくとも約500、少なくとも約1,000、または少なくとも約1,500、あるいは最大で約5,000、最大で約3,500、最大で約3,000、または最大で約2,500であってよい。この追加のポリマーが、第2のポリマーコンポーネントに含まれる場合、第2のポリマーコンポーネントのポリマーブレンド中のこのポリマーの数平均分子量は、少なくとも約200、少なくとも約500、少なくとも約1,000、または少なくとも約1,500、あるいは最大で約5,000、最大で約3,500、最大で約3,000、または最大で約2,500であってよい。しかしながら、第1のポリマーの数平均分子量は、第2のポリマーの数平均分子量とは異なる。第1のポリマーブレンド中のポリマーの数平均分子量は、第2のポリマーブレンド中のポリマーの数平均分子量とは、最大で約5、最大で約10、最大で約20、最大で約25、最大で約35、最大で約50、最大で約75、最大で約100、最大で約150、最大で約250、最大で約300、最大で約350、最大で約400、最大で約450、最大で約500、最大で約600、最大で約700、最大で約750、最大で約900、最大で約1,000、最大で約1,250、最大で約1,500、最大で約1,750、最大で約2,000、または最大で約2,500だけ、異なっていてよい。

0047

本発明のある実施形態では、ポリマーコンポーネントのポリマーは、マルチコンポーネントポリマーを含み得る。本明細書で使用される「マルチコンポーネント」とは、コポリマー、ターポリマーテトラポリマーなど、およびそれらの任意の組み合わせを含んでよい。本発明のある実施形態によると、マルチコンポーネント繊維は、自己捲縮する能力を備えた、バイコンポーネント繊維を提供するように構成され、これを不織布で使用すると、そのような1本または複数のマルチコンポーネント繊維を含まないバイコンポーネント繊維と比べて、嵩が増す。

0048

ポリマーコンポーネントの融点は、熱;水流絡合(hydroentangling)、引き抜き(drawing)などといった何らかの他の機械力;またはこれらの組み合わせで捲縮が達成されるかどうかによって、ほぼ同じか、または異なるように構成され得る。実際、当技術分野既知の任意の捲縮プロセスを使用することができる。

0049

本発明のある実施形態では、第1のポリマーコンポーネントは、例えば、約110℃〜約130℃の範囲の融点を有し得る。本発明のある実施形態では、第2のポリマーコンポーネントの融点は、約135℃〜約175℃、約145℃〜約170℃、約150℃〜約168℃、または約160℃〜約166℃の範囲であってよい。本発明のある実施形態では、第1のポリマーコンポーネントと第2のポリマーコンポーネントとの融点の差は、最大で約1℃、最大で約2℃、最大で約3℃、最大で約4℃、最大で約5℃、最大で約10℃、最大で約15℃、最大で約20℃、最大で約25℃、最大で約30℃、最大で約40℃、または最大で約50℃である。

0050

ポリマーコンポーネントは、ポリマーコンポーネント間の境界面における付着を強化するために、1つ以上の添加物および/または相溶化剤をさらに含んでよい。

0051

本発明のある実施形態では、ポリマーコンポーネントの潜在的収縮の活性化は、ウェブへと形成される前に繊維上で、または、本発明の別の実施形態では統合前にウェブ上で、開始し得る。本発明の他の実施形態では、例えば、水流絡合または点結合(point bonding)によって、統合後に熱で繊維を活性化することも可能である。

0052

図6Aは、本発明のある実施形態に従った、活性化されていないウェブ中のリボン形状の繊維のSEMである。図6Bは、本発明のある実施形態に従った、活性化されている図6Aのリボン形状の繊維のSEMである。図6Bのリボン形状の繊維は、熱活性化の結果として捲縮されている。図7は、本発明のある実施形態に従った、リボン形状のバイコンポーネント繊維のSEMである。図6A図6B図7のリボン形状のバイコンポーネント繊維は、一方の側にポリエチレンテレフタレート(PET)を、もう一方の側にPETコポリマーを含む、並んだバイコンポーネント繊維である。当然、本明細書でさらに開示されるように、任意のポリマーの組み合わせが可能である。例えば、本発明の好適な実施形態の非限定的な実施例は、一方の側にポリプロピレン(PP)を、もう一方の側にポリエチレン(PE)を有する、並んだリボン形状のバイコンポーネント繊維である。

0053

図6Aのリボン繊維は、図6Bの捲縮繊維が表わすように、熱エネルギーを用いて統合されている。表1は、熱活性化を受けた後の、図6Bのいくつかのリボン形状の繊維の長さを表している。

0054

表2は、図7のいくつかのリボン形状の繊維の長尺寸法および短尺寸法を表している。

0055

本発明のバイコンポーネント繊維は、約1.5:1超、約2:1超、約2.5:1超、約3:1超、約4:1超、約5:1超のアスペクト比を有し得る。

0056

本発明の繊維から製造される不織布は、当技術分野で既知の任意の方法により形成され得る。しかしながら、本発明の好適な実施形態では、スパンボンド式不織布が、本発明の連続フィラメントから製造される。

0057

本明細書で互換的に使用され得る、用語「不織布(nonwoven)」または「不織布(nonwoven fabric)」または「布」は、1つ以上の層を形成するように密接に結びついたポリマー繊維またはフィラメントの不織集合体(nonwoven collection)を指す。不織布(nonwoven)または不織布(nonwoven fabric)または布の1つ以上の層は、別段指定のない限り、短繊維長さの繊維、実質的に連続もしくは不連続のフィラメントもしくは繊維、およびこれらの組み合わせもしくは混合物を含み得る。不織布または不織布コンポーネントの1つ以上の層は、安定化または非安定化され得る。

0058

本発明の布は、織られるか、編まれるか、または不織のものであってよいが、本発明のある実施形態によると、水流絡合した不織布が好ましい。本発明のある実施形態では、熱処理したリボン形状の自己捲縮繊維を用いて、本発明の布を製造するのが、特に好ましい。これらの実施形態にさらに従って、水流絡合は、本発明のバイコンポーネント繊維を捲縮させるのに必要な熱処理および/または機械力に続くことができる。本発明のある実施形態によると、スパンボンドウェブへと形成されたバイコンポーネント繊維は、1つ以上の水流絡合ステーションから、1000kPa〜100000kPa(10バール〜1000バール)の範囲の水圧を受けることができる。不織布は、本発明のある実施形態によると、スパンボンドウェブのバイコンポーネント繊維をさらに捲縮させるため、熱処理をさらに受けることができる。

0059

本発明のある実施形態によると、布は、布内部でバイコンポーネント繊維の捲縮を誘発する間、縦方向に引き伸ばされることができる。あるいは、またはさらに、布は、布のバイコンポーネント繊維の捲縮を誘発するために、横方向に引き伸ばされることができる。ある実施形態では、布は、バイコンポーネント繊維の捲縮を誘発するために縦方向の伸ばし(machine-wise stretch)を形成するようテンターフレーム(tenterframe)を用いることによって、横方向に引き伸ばされることができる。

0060

本発明のある実施形態では、不織布は、本発明のバイコンポーネント繊維を含む。さらにこの実施形態に従って、不織布のバイコンポーネント繊維は、スパンボンドプロセスにより製造された連続フィラメントを含み得る。本発明のある実施形態では、不織布のバイコンポーネント繊維は、熱結合および絡合のうちの少なくとも一方を用いて統合され得る。

0061

本発明の態様は、バイコンポーネント繊維を製造するためのプロセスを提供する。バイコンポーネント繊維を製造するプロセスは、第1のポリマーコンポーネントを提供する工程と、第2のポリマーコンポーネントを提供する工程と、並んだ断面を有するバイコンポーネント繊維を形成するために第1のポリマーコンポーネントおよび第2のポリマーコンポーネントを紡いで処理する工程と、を含む。

0062

本発明のバイコンポーネント繊維は、ある実施形態によると、所望の断面構成、例えば本発明の好適な実施形態では並んだ断面、のバイコンポーネントフィラメントを生産するように設計された紡糸口金を用いて製造され得る。紡糸口金は、紡糸口金のオリフィス全てにおいてバイコンポーネントフィラメントを形成するように構成されてよく、または、代わりに、所望される特定の製品特性に応じて、紡糸口金は、丸い突出部が多数付いたいくつかのバイコンポーネントフィラメント、ならびに、第1および第2のポリマーコンポーネントのうちの一方から全体が形成された、丸い突出部が多数付いたいくつかのフィラメントを生産するように構成され得る。

0063

本明細書の説明および関連図面に示された教示の恩恵を受ければ、本発明が属する分野の当業者には、本明細書に述べた発明の多くの改変および他の実施形態が思い浮かぶであろう。発明の広い概念から逸脱せずに、本明細書に記載された実施形態に変更を加えられることは、当業者には理解されるであろう。したがって、本発明は開示された特定の実施形態に制限されず、請求項で定めるような本発明の趣旨および範囲内の改変をカバーすることを意図していることが、理解される。

0064

〔実施の態様〕
(1)リボン形状を実質的に有するバイコンポーネント繊維において、
第1のポリマーコンポーネントと、
第2のポリマーコンポーネントと、
を含み、
前記バイコンポーネント繊維が熱エネルギーおよび機械力のうちの少なくとも一方を受けると、自己捲縮バイコンポーネント繊維が生産される、バイコンポーネント繊維。
(2) 実施態様1に記載のバイコンポーネント繊維において、
前記第1のポリマーコンポーネントおよび前記第2のポリマーコンポーネントは、前記バイコンポーネント繊維のリボン形状を定める長い二等分線に実質的に平行な境界面を有する、バイコンポーネント繊維。
(3) 実施態様1に記載のバイコンポーネント繊維において、
前記第1のポリマーコンポーネントおよび前記第2のポリマーコンポーネントは、前記バイコンポーネント繊維のリボン形状を定める長い二等分線に実質的に垂直な境界面を有する、バイコンポーネント繊維。
(4) 実施態様1に記載のバイコンポーネント繊維において、
前記機械力は、前記バイコンポーネント繊維を引き伸ばすことを含む、バイコンポーネント繊維。
(5) 実施態様1に記載のバイコンポーネント繊維において、
前記バイコンポーネント繊維のアスペクト比は、約4:1超である、バイコンポーネント繊維。

0065

(6) 実施態様1に記載のバイコンポーネント繊維において、
前記第1のポリマーコンポーネントと前記第2のポリマーコンポーネントとの融点の差は、多くとも約15℃である、バイコンポーネント繊維。
(7)リボン形状のバイコンポーネント繊維を製造する方法において、
第1のポリマーコンポーネントを提供することと、
第2のポリマーコンポーネントを提供することと、
並んだ断面を有するバイコンポーネント繊維を形成するために、前記第1のポリマーコンポーネントおよび前記第2のポリマーコンポーネントを紡いで処理することと、
自己捲縮バイコンポーネント繊維を形成するために前記バイコンポーネント繊維を自己捲縮させることと、
を含む、方法。
(8) 実施態様7に記載の方法において、
自己捲縮させることは、熱で加熱すること、および機械力を加えることのうちの少なくとも一方である、方法。
(9) 実施態様8に記載の方法において、
前記機械力は、前記バイコンポーネント繊維を引き伸ばすことを含む、方法。
(10) 第1のポリマーコンポーネントおよび第2のポリマーコンポーネントを有するバイコンポーネント繊維を含む不織布において、
前記バイコンポーネント繊維が熱エネルギーおよび機械力のうちの少なくとも一方を受けると、自己捲縮バイコンポーネント繊維が生産される、不織布。

0066

(11) 実施態様10に記載の不織布において、
前記バイコンポーネント繊維は、スパンボンドプロセスにより製造された連続フィラメントを含む、不織布。
(12) 実施態様11に記載の不織布において、
前記バイコンポーネント繊維は、熱結合および絡合のうちの少なくとも一方を用いて統合されている、不織布。
(13) 実施態様10に記載の不織布において、
前記バイコンポーネント繊維は、短繊維を含む、不織布。
(14) 実施態様13に記載の不織布において、
前記バイコンポーネント繊維は、熱結合および絡合のうちの少なくとも一方を用いて統合されている、不織布。
(15) 実施態様10に記載の不織布において、
前記第1のポリマーコンポーネントおよび前記第2のポリマーコンポーネントは、前記バイコンポーネント繊維のリボン形状を定める長い二等分線に実質的に平行な境界面を有する、不織布。

0067

(16) 実施態様15に記載のバイコンポーネント繊維において、
前記バイコンポーネント繊維のアスペクト比は、約4:1超である、バイコンポーネント繊維。
(17) 実施態様10に記載の不織布において、
前記第1のポリマーコンポーネントおよび前記第2のポリマーコンポーネントは、前記バイコンポーネント繊維のリボン形状を定める長い二等分線に実質的に垂直な境界面を有する、不織布。
(18) 実施態様17に記載のバイコンポーネント繊維において、
前記バイコンポーネント繊維のアスペクト比は、約4:1超である、バイコンポーネント繊維。
(19) 実施態様10に記載の不織布において、
前記機械力は、前記バイコンポーネント繊維を引き伸ばすことを含む、不織布。
(20) 実施態様10に記載の不織布において、
前記第1のポリマーコンポーネントと前記第2のポリマーコンポーネントとの融点の差は、多くとも約15℃である、不織布。

図面の簡単な説明

0068

本発明のある実施形態に従った、繊維の切断端部の断面図である。
本発明のある実施形態に従った、図1の繊維が、その収縮を誘発する熱処理を受けた後の等角図である。
本発明の別の実施形態に従った、繊維の切断端部の断面図である。
本発明の別の実施形態に従った、図3の繊維が、その収縮を誘発する熱処理を受けた後の等角図である。
繊維の異なる形状の断面拡大図を示すものであり、本発明の実施形態に従った、リボン形状の繊維を示している。
繊維の異なる形状の断面拡大図を示すものであり、本発明の実施形態に従った、別のリボン形状の繊維を示している。
繊維の異なる形状の断面拡大図を示すものであり、本発明の実施形態に従った、別のリボン形状の繊維を示している。
繊維の異なる形状の断面拡大図を示すものであり、本発明の実施形態に従った、別のリボン形状の繊維を示している。
繊維の異なる形状の断面拡大図を示すものであり、本発明の実施形態に従った、別のリボン形状の繊維を示している。
繊維の異なる形状の断面拡大図を示すものである。
本発明のある実施形態に従った、活性化されていないウェブ内のリボン形状の繊維のSEMである。
本発明のある実施形態に従った、熱活性化されている図6Aのリボン形状の繊維のSEMである。
本発明のある実施形態に従った、リボン形状のバイコンポーネント繊維のSEMである。

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