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技術 ロフティ特性、弾性特性及び高強度特性のうちの少なくとも1つを有するスパンレイドウェブ

出願人 ヒルズ,インコーポレイテッド
発明者 アーノルド・ウィルキージェームズ・ブラングジェフリー・ハガードエンジェル・アントニオ・デ・ラ・ホズ
出願日 2019年2月20日 (1年11ヶ月経過) 出願番号 2019-027965
公開日 2019年7月18日 (1年7ヶ月経過) 公開番号 2019-116712
状態 未査定
技術分野 不織物 複合繊維
主要キーワード 水平プラットフォーム 拘束環 結合用材料 重力場内 熱湯槽 インライン位置 詰め物材料 形成テーブル
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (7)

課題

フティ特性、弾性特性及び高強度特性のうちの少なくとも1つを有する連続フィラメントスパンレイドウェブを提供する。

解決手段

連続フィラメントスパンレイドウェブは、ウェブ内に複数のポリマー繊維を含み、ウェブは第1の厚さを有し、またウェブはいかなる熱又は機械的結合処理も受けない。ウェブの活性化は、活性化前の第1の厚さから活性化後の第2の厚さへの増大(ここで第2の厚さは第1の厚さより少なくとも約2倍大きい);活性化前のウェブの密度に対する活性化後のウェブの密度の低下のうちの少なくとも一方をもたらし、ウェブは、ウェブの機械方向(MD)及びウェブの交差方向(CD)のうちの少なくとも一方において、約10%〜約350%の弾性伸びに耐えるよう構成され、ウェブは、約50重量グラム/cm2〜約5000重量グラム/cm2の引張強度を有する。

概要

背景

本明細書において使用される場合、「スパンレイド(spun−laid)」プロセスは、1つ又は複数のポリマー溶融し、押し出し、風冷し、(例えば空気、ゴデットロール及び/又はいずれの他のタイプの好適なデバイスによって)ドローし、そして固化した繊維として好適なレイダウン又は支持表面多孔質ベルト等)上に堆積させて、繊維の1つ又は複数の不織層(本明細書において「スパンレイドウェブ」とも呼ばれる)を形成するプロセスを指す。所謂「閉鎖システム(closed system)」スパンレイドプロセスの1つのタイプの例が、米国特許第7,179,412号に記載されており、その開示は、その全体が参照により本明細書に援用される。上記出願において、押し出された繊維の繊細化は、主に、繊維の冷却に使用されるものと同一の空気の加速によって生成される。別の例は、米国特許第6,183,684号に記載されている所謂「開放システム(open system)」であり、上記出願の開示は、その全体が参照により本明細書に援用される。上記出願において、押し出された繊維の繊細化は主に、圧縮空気アスピレータによって生成される。開放システムでは、単一の紡糸口金及びたった1つの空気アスピレータからの1つの繊維の膜のみが存在し得るか、又は複数の紡糸口金及び複数の空気アスピレータが交差方向(CD)及び/若しくは機械方向(MD)に存在し得る。いずれのシステムにおいても、最高数メートル幅の幅を覆う繊維が、同様の幅の多孔質ベルト上に堆積される。繊維の速度は通常、多孔質ベルトの速度の数倍である。更に、典型的には、多孔質ベルトの移動の方向に垂直な方向(所謂交差方向即ち「CD」)よりも、多孔質ベルトの方向(所謂機械方向即ち「MD」)に配向された繊維を有する織物が形成される。

概要

フティ特性、弾性特性及び高強度特性のうちの少なくとも1つを有する連続フィラメントスパンレイドウェブを提供する。連続フィラメントスパンレイドウェブは、ウェブ内に複数のポリマー繊維を含み、ウェブは第1の厚さを有し、またウェブはいかなる熱又は機械的結合処理も受けない。ウェブの活性化は、活性化前の第1の厚さから活性化後の第2の厚さへの増大(ここで第2の厚さは第1の厚さより少なくとも約2倍大きい);活性化前のウェブの密度に対する活性化後のウェブの密度の低下のうちの少なくとも一方をもたらし、ウェブは、ウェブの機械方向(MD)及びウェブの交差方向(CD)のうちの少なくとも一方において、約10%〜約350%の弾性伸びに耐えるよう構成され、ウェブは、約50重量グラム/cm2〜約5000重量グラム/cm2の引張強度を有する。

目的

特に、ウェブ内の交絡した繊維によって画定される湾曲した経路振幅及び頻度を用いて、ウェブのロフティネスを特徴付けることができ、ここでウェブ内の交絡した繊維に関連する大きな振幅及び小さな頻度は、交絡した繊維に関連するより小さい振幅及びより高い頻度を有する他のウェブに対して、よりロフティなウェブの指標を提供する

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

連続フィラメントスパンレイドウェブであって、前記ウェブが、0.05mm〜76mmの厚さ、0.002g/cm3〜0.25g/cm3の密度、並びに少なくとも300重量グラム/cm2の引張強度及びウェブ厚さを65%だけ減少させるように前記ウェブを撓ませるときに少なくとも5重量グラム/cm2の押し込み力による撓み(IFD)のうちの少なくとも一方を有するように、前記ウェブ内で交絡した複数のポリマー繊維を備える、前記連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項2

前記ポリマー繊維は、2つ以上の異なるポリマー成分を含み、及び/又は前記ウェブは、混合されたホモポリマー成分繊維を含む、請求項1に記載の連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項3

前記ポリマー成分のうちの少なくとも2つは、ポリプロピレン及びポリ乳酸である、請求項2に記載の連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項4

前記ポリマー繊維は、サイドバイサイド型、多葉形シースコア、海の島状、中実円形、及び中空円形で構成される群から選択される断面を有する、請求項2又は3に記載の連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項5

前記ウェブ内の前記2つ以上の繊維は、異なる繊維の断面及び/又は異なる繊維の形状を有する、請求項4に記載の連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項6

前記ウェブは、前記ウェブの機械方向(MD)及び前記ウェブの交差方向(CD)のうちの少なくとも一方において、10%〜350%の弾性伸びに耐えるよう構成される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項7

前記ウェブは、50重量グラム/cm2〜5000重量グラム/cm2の引張強度を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項8

前記ポリマー繊維のうちのいくつかは、50%〜95%の第1のポリマー成分及び5%〜50%の第2のポリマー成分の体積比を有する複合繊維を含む、請求項2〜7のいずれか一項に記載の連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項9

前記複数のポリマー繊維は、前記ウェブ内で2つ以上の層として組み合わせられる、請求項1〜8のいずれか一項に記載の連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項10

連続フィラメントスパンレイドウェブであって、前記ウェブが、前記ウェブの機械方向(MD)及び前記ウェブの交差方向(CD)のうちの少なくとも一方において、10%〜350%の弾性伸びに耐えるよう構成されるように、前記ウェブ内で交絡した複数のポリマー繊維を備える、前記連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項11

前記ウェブは、弾性伸び後に少なくとも50%の回復を有する、請求項10に記載の連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項12

前記ポリマー繊維は、2つ以上の異なるポリマー成分を含み、及び/又は前記ウェブは、混合されたホモポリマー成分繊維を含む、請求項10又は11に記載の連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項13

前記ポリマー成分のうちの少なくとも2つは、ポリプロピレン及びポリ乳酸である、請求項12に記載の連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項14

前記ポリマー繊維は、サイドバイサイド型、多葉形、シースコア、海の島状、中実円形、及び中空円形で構成される群から選択される断面を有する、請求項12又は13に記載の連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項15

前記ウェブ内の前記2つ以上の繊維は、異なる繊維の断面及び/又は異なる繊維の形状を有する、請求項14に記載の連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項16

連続フィラメントスパンレイドウェブであって、前記ウェブが、50重量グラム/cm2〜5000重量グラム/cm2の引張強度を有するように、前記ウェブ内で交絡した複数のポリマー繊維を備える、前記連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項17

前記ポリマー繊維は、2つ以上の異なるポリマー成分を含む、請求項16に記載の連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項18

前記ポリマー成分のうちの少なくとも2つは、ポリプロピレン及びポリ乳酸である、請求項17に記載の連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項19

前記ポリマー繊維は、サイドバイサイド型、多葉形、シースコア、海の島状、中実円形、及び中空円形で構成される群から選択される断面を有する、請求項17又は18に記載の連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項20

前記ウェブ内の前記2つ以上の繊維は、異なる繊維の断面及び/又は異なる繊維の形状を有する、請求項19に記載の連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項21

連続フィラメントスパンレイドウェブであって、前記ウェブ内の複数のポリマー繊維を備え、前記ウェブは、第1の厚さを有し、いかなる熱又は機械的結合処理も受けず、前記ウェブは、熱処理を受けたことに応答して活性化して、前記ウェブ中の前記繊維を交絡させるよう構成され、前記ウェブは:活性化前の第1の厚さから活性化後の第2の厚さへの増大(ここで前記第2の厚さは前記第1の厚さより少なくとも2倍大きい);活性化前の前記ウェブの密度に対する活性化後の前記ウェブの密度の低下のうちの少なくとも一方をもたらすよう構成され、前記ウェブは、前記ウェブの機械方向(MD)及び前記ウェブの交差方向(CD)のうちの少なくとも一方において、10%〜350%の弾性伸びに耐えるよう構成され、前記ウェブは、50重量グラム/cm2〜5000重量グラム/cm2の引張強度を有する、前記連続フィラメントスパンレイドウェブ。

請求項22

連続フィラメントスパンレイドウェブを形成する方法であって、紡糸口金から複数のポリマー繊維を押し出すテップ支持表面上で前記複数の繊維を回収して繊維のウェブを形成するステップであって、前記ウェブは異なるポリマー成分を有する繊維を含む前記ステップ;及び前記ウェブが非拘束状態である間に前記ウェブ内の前記繊維を交絡させるために前記ウェブを活性化するステップであって、ここで前記ウェブの活性化は:活性化前の第1の厚さから活性化後の第2の厚さへの増大(ここで前記第2の厚さは前記第1の厚さより少なくとも2倍大きい);活性化前の前記ウェブの密度に対する活性化後の前記ウェブの密度の低下のうちの少なくとも一方をもたらす、前記ステップを含み、前記ウェブは、前記ウェブの機械方向(MD)及び前記ウェブの交差方向(CD)のうちの少なくとも一方において、10%〜350%の弾性伸びに耐えるよう構成され、前記ウェブは、50重量グラム/cm2〜5000重量グラム/cm2の引張強度を有する、前記連続フィラメントスパンレイドウェブを形成する方法。

請求項23

前記ウェブの活性化は、前記ウェブが非拘束状態にある間に前記ウェブを加熱するステップを含む、請求項22に記載の方法。

請求項24

更に、前記ウェブの活性化前に前記ウェブを回収ロール巻き付けるステップを含む、請求項22に記載の方法。

請求項25

更に、前記ウェブを活性化するステップの後に前記ウェブを結合するステップを含み、前記結合は、機械的結合及び熱結合のうちの少なくとも一方を含む、請求項22〜24のいずれか一項に記載の方法。

請求項26

前記押し出すステップは、2つ以上の異なるポリマー成分を含むポリマー繊維及び/又は2つ以上のホモポリマー成分繊維を押し出すステップを含む、請求項22〜25のいずれか一項に記載の方法。

請求項27

前記ポリマー成分のうちの少なくとも2つは、ポリプロピレン及びポリ乳酸である、請求項26に記載の方法。

請求項28

前記押し出すステップは、更にサイドバイサイド型、多葉形、シースコア、海の島状、中実円形、及び中空円形で構成される群から選択される断面を有する繊維を押し出すステップを含む、請求項26又は27に記載の方法。

請求項29

異なる繊維の断面を有する前記2つ以上の繊維が押し出される、請求項28に記載の方法。

請求項30

前記押し出すステップは、更に、50%〜95%の第1のポリマー成分及び5%〜50%の第2のポリマー成分の体積比を有する複合繊維を押し出すステップを含む、請求項28又は29に記載の方法。

請求項31

前記押し出すステップは、更に、前記ウェブ内に2つ以上の積み重なった層が形成されるように前記ポリマー繊維を押し出すステップを含む、請求項22〜30のいずれか一項に記載の方法。

技術分野

0001

関連出願の相互参照
本出願は、2013年6月15日出願の「Self−Bonding, Bulky, Uniform, Stretchy Spunbond Process andFabric」と題された米国仮特許出願第61/846,152号から、また2014年4月30日出願の「High Lofted Spunbond Fabric」と題された米国仮特許出願第61/986,465号からの優先権を主張する。これらの仮特許出願の開示は、参照によりその全体が本明細書に援用される。

0002

本発明は、織物及び他の製品を形成するための、スパンレイドプロセス及び繊維の不織ウェブに関する。

背景技術

0003

本明細書において使用される場合、「スパンレイド(spun−laid)」プロセスは、1つ又は複数のポリマー溶融し、押し出し、風冷し、(例えば空気、ゴデットロール及び/又はいずれの他のタイプの好適なデバイスによって)ドローし、そして固化した繊維として好適なレイダウン又は支持表面多孔質ベルト等)上に堆積させて、繊維の1つ又は複数の不織層(本明細書において「スパンレイドウェブ」とも呼ばれる)を形成するプロセスを指す。所謂「閉鎖システム(closed system)」スパンレイドプロセスの1つのタイプの例が、米国特許第7,179,412号に記載されており、その開示は、その全体が参照により本明細書に援用される。上記出願において、押し出された繊維の繊細化は、主に、繊維の冷却に使用されるものと同一の空気の加速によって生成される。別の例は、米国特許第6,183,684号に記載されている所謂「開放システム(open system)」であり、上記出願の開示は、その全体が参照により本明細書に援用される。上記出願において、押し出された繊維の繊細化は主に、圧縮空気アスピレータによって生成される。開放システムでは、単一の紡糸口金及びたった1つの空気アスピレータからの1つの繊維の膜のみが存在し得るか、又は複数の紡糸口金及び複数の空気アスピレータが交差方向(CD)及び/若しくは機械方向(MD)に存在し得る。いずれのシステムにおいても、最高数メートル幅の幅を覆う繊維が、同様の幅の多孔質ベルト上に堆積される。繊維の速度は通常、多孔質ベルトの速度の数倍である。更に、典型的には、多孔質ベルトの移動の方向に垂直な方向(所謂交差方向即ち「CD」)よりも、多孔質ベルトの方向(所謂機械方向即ち「MD」)に配向された繊維を有する織物が形成される。

発明が解決しようとする課題

0004

従来の開放及び閉鎖スパンレイドシステムによって形成された繊維の不織ウェブでは、夫な織物が得られない。織物の強度は、典型的には、所謂「スパンボンド(spunbond)」プロセス及び繊維のスパンボンドウェブをもたらす結合織物を製造するための別の加工ステップによって付与される。スパンボンドプロセスで使用される最も一般的な結合技術熱結合である。熱結合では、いくつかの繊維又はいくつかの繊維の一部分を部分的に溶融させるのに十分な熱にウェブを曝露して、再固化時に繊維間に結合を形成することにより、強力なウェブが提供される。熱結合は、カレンダー結合及びスルーエア(through air)結合を含む。カレンダー結合では、不織ウェブは少なくとも2つのニップロールの間で加工され、上記ニップロールのうちの少なくとも1つは、ロール間でウェブを圧力に曝露している間に、いくつかの繊維の少なくとも表面を少なくとも部分的に溶融させるのに十分な温度まで加熱される。熱結合は、所謂スルーエア結合技術も含み、この場合、空気は十分に加熱されてウェブを通過し、いくつかの繊維の少なくとも表面を部分的に溶融させる。他の公知の結合技術は、繊維を交絡させて又は連結させて強力なウェブを形成するのに十分な機械力を、ウェブに印加することを伴う。このようなプロセスは、ニードリング及びハイドロエンタングリングを含み、これらの両方は、いくつかの繊維が表面から突出するため、より立体的な不織スパンボンドウェブを作製する。これらの結合技術は全て、高コスト及びエネルギ集約的な追加の機械の使用を必要とする。

0005

多数の理由により、十分なバルキネス(bulkiness)及びロフト(loft)(増大した厚さ又は「Z」寸法の増大)を有する繊維のスパンレイドウェブを作製することが望ましい。ニードリング及びハイドロエンタングリングプロセスは、ある程度のバルキネス及びロフトを提供できるが、これは比較的少量である。2つ以上のポリマー構成要素が歪み差及び異収縮を有することによって、多成分繊維(即ち、複合繊維等の、繊維断面において多数の別個のポリマー構成要素からなる繊維)の紡糸によって、熱及び/又は機械的処理後のウェブに繊維の湾曲又は屈曲が付与される、よりロフティ(lofty)かつバルキー(bulky)なスパンボンド織物を作製するための試みがなされてきた。多成分繊維を製造するための好適な加工装置の例は、例えば米国特許第5,162,074号に記載されており、その開示は、その全体が参照により本明細書に援用される。このような繊維の湾曲及び/又は屈曲を誘発するための熱又は機械的処理は典型的には、ファイバのウェブの結合が起こった後で実施される。このようなプロセスは、スパンボンドウェブにおいて増大したロフティネス及びバルクをもたらすことにおいてある程度しか成功しておらず、これは一つには、このようなプロセスにおいて通常固有の、弱い又は抑制された曲げ力が原因である(というのは、結合ウェブ中の繊維は移動を抑制され屈曲する能力を有しないためである)。

0006

外観及び物理的特性の両方において、より均一な織物を製作することも望ましい。例えば、特に開放システムのスパンボンドプロセスに関わる大量の空気の制御された管理のための技術が公知である。このような空気管理は困難であり、より均一なスパンボンド織物の作製における大きな制約であることが分かっている。

0007

スパンボンドウェブのための繊維の製造において、例えば特別なエラストマ性ポリマー(TPU及びKrayton(登録商標)等)を用いて、伸縮性のあるスパンボンド織物を製造することが更に望ましい。しかし、このような特別なエラストマ性ポリマーは、通常の従来のスパンボンドポリマーより高価となる傾向がある。更に、エラストマ性ポリマーは、一般に、繊維の「粘着性(tackiness)」及び低い紡糸速度(即ち押し出されたフィラメントが紡糸口金とレイダウン表面との間で到達する速度)といった問題が原因で、加工がより困難である。このようなポリマーを利用して結果として得られる織物は、また、粘着性の手触り、染色の困難及び不可能といった特定の欠陥を有し得る。また、このような特別なエラストマ性ポリマーを利用すると、CDにおいてよりもMDにおいて大幅な伸縮性を呈する傾向のある織物が形成され得る。

課題を解決するための手段

0008

連続フィラメントスパンレイドウェブは、ウェブ内に複数のポリマー繊維を含み、このウェブは第1の厚さを有し、またこのウェブはいかなる熱又は機械的結合処理も受けない。ウェブの活性化は、活性化前の第1の厚さから活性化後の第2の厚さへの増大(ここで第2の厚さは第1の厚さより少なくとも約2倍大きい);活性化前のウェブの密度に対する活性化後のウェブの密度の低下の少なくとも一方をもたらし、ウェブは、ウェブの機械方向(MD)及びウェブの交差方向(CD)の少なくとも一方において、約10%〜約350%の弾性伸びに耐えるよう構成され、またウェブは、約50重量グラム/cm2〜約5000重量グラム/cm2の引張強度を有する。

0009

本発明の上述の及びまた更なる特徴及び利点は、本発明の具体的実施形態の以下の詳細な説明を考慮することにより明らかになるであろう。

図面の簡単な説明

0010

図1A〜1Eは、様々な多成分繊維の幾何学的形状を示す断面図である。

0011

本発明の例示的実施形態による繊維のスパンレイドウェブを形成するためのスパンレイドシステムの線図である。

0012

本発明の例示的実施形態によるスパンレイドウェブを形成する複数のシースコア繊維の断面図である。

0013

本発明の例示的実施形態によるスパンレイドウェブを形成する複数のサイドバイサイド型繊維の断面図である。

0014

本発明の例示的実施形態による、熱湯槽を通過する(任意の熱/機械的結合ステップを有する)スパンレイドウェブの活性化を示す図である。

0015

本発明に従って形成された、活性化された連続フィラメントスパンレイドウェブから採取された試料の例示的実施形態を示す図である。

0016

開示全体を通して、同様の要素を識別するために同様の参照番号を使用している。

実施例

0017

本明細書において記載されるように、ウェブの形成後に活性化すると、好適なバルク及びロフティネス、並びに/又は好適な伸縮性若しくは弾性、並びに/又は好適な強度特性、並びに/又は改善されたウェブ均一性を伴う適切に低い密度、並びに/又は繊維に適用されるいかなる特定の機械的及び/若しくは熱結合プロセスも必要としない(即ちカレンダー結合、ハイドロエンタングリング、スルーエア結合、ニードリング、ポイント結合等が不要である)好適なバリア特性を達成する、連続フィラメントスパンレイドウェブが形成される。本発明に従って形成される連続フィラメントスパンレイドウェブの好適なバリア特性として、限定するものではないが、固体及び/又は液体の移動を阻止するバリア、ウェブを通した熱エネルギの移動を阻止又は限定するバリア、(ウェブを通した音波の移動を阻止又は限定する)サウンドバリア、(ウェブを通した機械エネルギの移動を阻止又は限定する)機械エネルギバリア又は緩衝器等を挙げることができる。

0018

例示的実施形態では、本発明に従って形成される連続フィラメントスパンレイドウェブの活性化は、ロフティネス及び/又は弾性及び/又はウェブに対する高い強度を誘発する活性化プロセスの結果として機械的に結合するか、又は互いに会合するような結合を達成する繊維をウェブ中に含み、ここで結合様効果は、繊維のウェブ中の他の繊維との交絡に基づいて達成される。特定の例示的実施形態では、スパンレイドウェブの活性化は、ウェブのロフティネス/バルキネスの増大、ウェブの改善された均一性、ウェブの増大した伸縮性又は弾性、ウェブのMD及びCD寸法における増大した引張強度、ウェブの低下した密度、及び強化されたバリア特性のうちの1つ又は複数をもたらす。

0019

本明細書において使用される場合、用語「連続フィラメントスパンレイドウェブ(continuous filament spun−laid web)は、スパンレイドプロセスから形成された連続フィラメントを含むスパンレイドウェブを指し、ここでウェブ繊維は切断されていないが、その代わりにウェブが連続的に形成されるにつれて回収される(例えばローラ又はワインダ上に巻き付けられる)。連続フィラメントスパンレイドウェブは、本明細書に記載のウェブの活性化処理以外のいかなる結合処理(熱又は機械的)も受けない。

0020

本明細書において使用される用語「活性化(activation)」は、ウェブの形成後の連続フィラメントスパンレイドウェブの特定の特性の変化を指し、ここで活性化は、いかなる結合技術もウェブに対して外部から適用することなく(即ち、カレンダー結合、スルーエア結合、ニードルパンチング、ポイント結合、ハイドロタングリングといった、スパンレイド又は他のプロセスの設備によっていかなる機械的及び/又は熱結合もウェブに適用されずに)起こる。活性化に応答してスパンレイドウェブに付与される特性は、ウェブのバルク又はロフティネスの増大、ウェブの密度の低下、ウェブの弾性の増大、ウェブの強靱性の増大のうちの少なくとも1つを含み、同時に活性化後に所望のウェブ均一性及び望ましいウェブバリア特性を更に達成する。

0021

連続フィラメントスパンレイドウェブの活性化後のウェブロフティネスの増大は、活性化前後のウェブ厚さを比較した場合に、少なくとも約2x(2倍)、少なくとも約3x、少なくとも約4x、少なくとも約5x、少なくとも約10x、少なくとも約20x、少なくとも約30x、少なくとも約40x、少なくとも約50x又はそれを超える量の、厚さの変化(「Z」寸法における変化)によって特徴付けることができる。更に、ウェブは、活性化後にウェブ密度の大幅な変化を受ける。本発明に従って形成される活性化された連続フィラメントスパンレイドウェブのウェブ厚さは、約0.020インチ(約0.50mm)〜約3.0インチ(約76mm)以上であってよく、その一方で、このような活性化されたスパンレイドウェブのウェブ密度は約0.002g/cm3〜約0.25g/cm3であってよい。活性化された連続フィラメントスパンレイドウェブのロフティネスは更に、例えば、ASTMD3574(ASTM Internationalによって発表されている規格であり、その開示は参照によりその全体が本明細書に援用される)に従って実施される、押し込み力による撓み(indentation force deflection:IFD試験等の、可撓性材料のためのASTM規格試験方法を利用して、ウェブに印加される圧縮力に基づいて特徴付けることができる。本発明に従って形成されるロフティなスパンレイドウェブの例示的な実施形態は、少なくとも約300重量グラム/cm2の引張強度、及びウェブ厚さが65%だけ低減するようにウェブを撓ませるための少なくとも約5重量グラム/cm2の押し込み力による撓み(IFD)のうちの少なくとも1つを含む特性を有することができる。本明細書において使用される場合、用語「重量グラム(gram−force)」は、重力メートル系単位(即ち、9.80665m/s2の標準重力場内グラム質量によって印加される力の大きさ)を意味するものとして理解され、ここで1重力グラムは9.80665mN(ミリニュートン)に等しい。

0022

本発明に従って形成される特定の連続フィラメントスパンレイドウェブのロフティネスは、更に、活性化されたウェブ内の繊維の交絡の程度によって特徴付けることができる。特に、ウェブ内の交絡した繊維によって画定される湾曲した経路振幅及び頻度を用いて、ウェブのロフティネスを特徴付けることができ、ここでウェブ内の交絡した繊維に関連する大きな振幅及び小さな頻度は、交絡した繊維に関連するより小さい振幅及びより高い頻度を有する他のウェブに対して、よりロフティなウェブの指標を提供する。対照的に、本発明に従って形成される、ウェブ内の交絡した繊維に関連するより小さな振幅及びより高い頻度を有する連続フィラメントスパンレイドウェブは、本明細書に記載するような独特の引張強度を呈する。

0023

特定の実施形態では、連続フィラメントスパンレイドウェブはまた、MD寸法(ウェブの長さ)を、元のMD寸法から活性化後の最終的なMD寸法まで約2%〜約75%減少させることもでき、ここで連続フィラメントスパンレイドウェブはまた、CD寸法(ウェブの幅)を、元のCD寸法から活性化後の最終的なCD寸法まで約2%〜約50%減少させる。

0024

特定の実施形態では、連続フィラメントスパンレイドウェブは、活性化前のウェブ強度と比較して、活性化後に少なくとも約2x(2倍)、MD及びCDの両方における強度が増大する。ウェブの強度は、例えばウェブのMD及びCDの両方において実施される引張強度試験によって特徴付けることができ、ここでウェブは、破損することなく(破破断する又は切れることなく)MD又はCD側に印加される力に耐える。特に、本発明に従って形成される連続フィラメントスパンレイドウェブの引張強度は、MD寸法又はCD寸法において約50g/cm2(重量グラム/cm2)〜約5000g/cm2(重量グラム/cm2)とすることができる。

0025

活性化されたスパンレイドウェブは、また、そのMD及びCD寸法において、伸縮性又は弾性とすることができる。活性化されたスパンレイドウェブの弾性は、ウェブがウェブの引裂又は不具合なしにそのMD寸法及び/又はそのCD寸法において可能な少なくとも約10%〜約350%(元の寸法からウェブを牽引したときの弾性伸び後の寸法への増大の百分率)もの伸縮又は弾性伸び(即ちウェブはウェブのこのような伸縮及び伸長に耐えることができる)によって特徴付けることができる。本明細書において使用される場合、用語「弾性伸び(elastic elongation)」は、そのMD寸法又はそのCD寸法におけるウェブの伸縮又は伸長を指し、上記MD寸法又はCD寸法は、このような伸縮又は伸長を引き起こしている、ウェブに印加された力を除去すると、ウェブが、本明細書に記載されるようなa%回復によって示される最終的な寸法への収縮によって少なくとも部分的に回復するという点において弾性である。ウェブの伸縮は、異なる重量負荷ウェブ試料に対してMD及びCD寸法の両方に印加して、元の(負荷が印加されていない)寸法から最終的な(負荷が印加された)寸法への変化を測定することによって実施される。ウェブの回復は、また、ウェブ試料に印加された重量負荷の除去後のウェブ試料の寸法を測定して、この回復した寸法を元の寸法と比較することにより決定できる。本発明の活性化されたスパンレイドウェブは、本発明に記載した様式で伸長された後、少なくとも約40%、特定のウェブにおいては少なくとも約50%以上(例えば約90%〜約100%)の回復を示す。

0026

本発明に従って形成される活性化された連続フィラメントスパンレイドウェブは、また、約30mW/m−K〜約50mW/m−K(ASTMC518(2004)に基づいて測定)の熱伝導特性も示すことができる。

0027

本発明の連続フィラメントスパンレイドウェブから形成される特定のタイプの製品に関して、本明細書に記載するようなロフティ特性、引張強度特性及び/又は弾性特性を達成するために、活性化後の結合は不要である。というのは、活性化に応答したウェブ内のファイバの交絡は、ウェブの繊維間に好適な連結又は自己結合効果を提供し、これによって効果的なウェブのバルク及びロフト、ウェブの強度、ウェブの弾性並びにウェブの均一性のうちの1つ又は複数の効果が得られるためである。あるいは、本発明の連続フィラメントスパンレイドウェブから形成される他のタイプの製品に関して、いずれの公知の又は他の好適な技術(例えばカレンダー結合、スルーエア結合、ニードルパンチング、ポイント結合、ハイドロエンタングリング等)を利用して、活性化されたスパンレイドウェブ内の繊維を更に結合することが望ましい場合がある。

0028

連続フィラメントスパンレイドウェブ中の繊維の活性化は、ウェブが形成された後かつウェブの回収(例えば回収ロール又はワインダ上への巻き上げ又は巻き付け)の前に起こる。ウェブは、活性化を促進するために実質的に非拘束状態に維持される(例えばウェブは剛性の表面上、液体若しくは気体媒体上又は液体若しくは気体媒体中等に自由な状態で存在し、ウェブには拘束力は全く印加されない)ため、ウェブの繊維は、活性化が起こるにつれて互いに対して自由に移動して互いに捲縮、屈曲及び交絡し、これにより互いに機械的に連結できる。更に、ウェブ形成表面上に形成又は静置された後、スパンレイド繊維は、1つに結合しない又は実質的に非結合(例えば「実質的に非結合(substantially un−bonded)」は、ウェブ内の繊維の10%未満が1つに結合していることを示す)であり、これは活性化の前のウェブ内での繊維のいずれの拘束を更に防ぐ。ウェブのいかなる表面上にも実質的に拘束が存在しないように活性化中のウェブを更に支持することにより、結果として得られた所望の特性を有するロフティなウェブにおいて、上記活性化プロセスが最も効果的であることが保証される。

0029

例示的実施形態では、ウェブの活性化は、ウェブが実質的に非拘束状態に維持される間にウェブを加熱することを含み、ここでウェブが加熱されている間に、外力はウェブに印加されない。他の例示的実施形態では、繊維のスパンレイドを活性化するために熱は不要である。熱が不要であるこのような実施形態では、スパンレイドウェブの活性化は、繊維が実質的に非拘束状態で形成及び静置されるのに応答して起こる(押し出し及びドローの後。ここで繊維は静置され、互いに対して自由に移動でき、これにより活性化を促進する)。更なる例示的実施形態では、本発明に従って形成される連続フィラメントスパンレイドウェブの活性化は、熱を要しないウェブの部分的な活性化と、ウェブを熱に曝露することによる更なる及び/又は完全な活性化とによって起こる。

0030

繊維上に実質的に拘束が存在しない状態を維持しながら繊維の適切な加熱を保証するよう構成された加熱設備の種類の一例は、加熱流体(例えば沸騰水若しくは水蒸気又はいずれの他の好適な加熱液体)の容器又は槽を含み、スパンレイドウェブは、ウェブ形成表面から上記容器又は槽内へと配向され、ここでウェブは、ウェブがウェブ形成表面から加熱された槽へと通過するよう配向され、ウェブ内の繊維は加熱されるに従って互いに対して自由に移動できる。特に、加熱槽(例えば沸騰水)を通過する繊維は、支持されているが依然として実質的に非拘束状態で槽を浮動してよく、これにより少なくともいくつかの加熱された繊維を捲縮又は屈曲させて、ウェブの「Z」寸法が増大した並びに/又はウェブMD及び/若しくはCD寸法が増大したウェブにロフティネスをもたらすことができる。図5の画像に示した例示的実施形態では、本発明に従って形成されるスパンレイドウェブ31を加熱水の槽に移すことの効果が明らかであり、ここでウェブのMD寸法(長さ)及び/又はCD寸法(幅)は、ウェブが加熱槽40(図5の画像内では右から左に移動する)からの熱処理によって活性化されるにつれて減少する。

0031

また、加熱熱活性化プロセス中に繊維が自由に移動できるように繊維が実質的に非拘束環境に維持される限りは、いずれの他の好適な熱源(例えば繊維が通過するオーブン等の放射及び/又は対流熱源)を使用することもできる。活性化を誘発するためにウェブを加熱するための好適な温度は、繊維を形成するために利用される特定のポリマーに左右され、好ましくはこのようなポリマーの最も低い融点を超えない。このような温度は、ウェブを形成する繊維のポリマー成分を溶融しないため、結果として得られるウェブ強度は繊維の熱及び/又は機械的結合によってではなく、その代わりにウェブ内の繊維を交絡させる又は絡み合わせることによって生成される。特定の実施形態では、熱を利用した活性化は、交絡した繊維を捲縮又は交絡位置にヒートセットすることもできる。

0032

このような実施形態では、スパンレイドウェブの少なくともいくつかは、異なるポリマー成分から形成される。例えば、スパンレイドウェブは、2つ以上の異なるポリマー成分(例えば複合(bicomponent)繊維)から形成される多成分(multi−component)繊維を含むことができる。別の例では、スパンレイドウェブは、複数の混合されたホモ(homo)又は単一(single)成分繊維を含むことができ、ここで各繊維は単一ポリマー成分で形成され、複数の中の2つ以上の繊維は異なるポリマー成分から形成される。また更なる例では、スパンレイドウェブは、単一成分繊維、及び異なるポリマー成分から形成された多成分繊維を含むことができる。

0033

本明細書において使用される場合、「異なるポリマー成分(different polymer components)」は、2つの異なるタイプのポリマー(ポリプロピレン及びポリ乳酸等)並びに2つの異なるグレードの同じタイプのポリマー(例えば2つの異なるグレードのポリエチレンテレフタレート、又は異なるレベル架橋溶融形態からの固化中の異なるレベルの結晶化を有し、かつ異なる添加剤及び/若しくは同一のポリマータイプの異なるグレードに関する物理的特性における差異につながるいずれの他の差異を含む、いずれの他のタイプのポリマー)を指す。

0034

本発明によるスパンレイドウェブを形成するために使用できるポリマー成分のいくつかの例として、限定するものではないが、ポリオレフィン(例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等)、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリトリメチレンテレフタレートPTT)、及びポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアクリルアミドポリウレタン、ポリ乳酸(PLA));ポリアミド(例えば、ナイロン6、ナイロン6,6及びナイロン6,10)、ポリビニルアルコールPVA、例えばエチレンビニルアルコール)並びに/又はいずれの様々なグレード(例えば異なるグレードのPLA、異なるグレードのポリプロピレン、異なるグレードのPET等)並びに/又はこのようなポリマーのタイプのブロックコポリマー若しくはいずれの他の組み合わせが挙げられる。

0035

本発明によるスパンレイドウェブ内に提供され得るホモ成分又は多成分繊維に関する異なるポリマーの断面(即ち、ここで各断面は繊維の縦方向の寸法を横断する)のいくつかの例として、限定するものではないが、円形、非円形(例えば楕円形)、多辺形(例えば三角形)及び多葉形(例えば3葉形)、シースコア(例えば対称性又は偏心性)、中空円形又はいずれの他の中空の幾何学的形状及び海の島状が挙げられる。多成分繊維は繊維内に、いずれの1つ又は複数の部分内において、及び繊維内でいずれの好適な比で異なるポリマー成分を含むことができる。例えば、図1Aの繊維の断面に示したような異なるポリマー成分A及びBを含むサイドバイサイド型複合繊維を形成できる。別の例では、図1Bの繊維の断面は、コア及びシースそれぞれに位置する異なるポリマー成分A及びBを有するシースコア繊維を示している。図1Cに示すように、偏心シースコア繊維は、コア及びシースそれぞれにポリマー成分A及びBを含む。3葉形繊維の断面が図1Dに示されており、ここでポリマー成分A及びBは、繊維の主中央部分及び繊維の葉部それぞれの中に位置する。中空(例えば円形の中空)繊維断面が図1に示されており、ここでポリマー成分A及びBは、中空の繊維の周辺部分を形成する。本発明によるスパンレイドウェブのための繊維を形成するにあたり、多種多様な他の繊維の幾何学的形状を利用することもできる。

0036

図1A〜1Eによって描写される複合繊維の幾何学的形状におけるポリマー成分の比は、ポリマーAのポリマーBに対する体積比が50/50(又はその逆)、並びに一方のポリマーのタイプの他方に対するより大きな比、例えばポリマーAのポリマーBに対する体積比が60/40(又はその逆)、ポリマーAのポリマーBに対する体積比が70/30(又はその逆)、ポリマーAのポリマーBに対する体積比が80/20(又はその逆)、ポリマーAのポリマーBに対する体積比が90/10(又はその逆)、及びポリマーAのポリマーBに対する体積比が95/5(又はその逆)といったいずれの好適な比であってよい。

0037

複数のポリマー成分と複数の繊維の幾何学的形状とのいずれの好適な組み合わせを利用して、それに応じた好適なロフティネス、好適な弾性及び/又は他の所望の特性を有するスパンレイドウェブを本発明による活性化によって得ることができる。活性化が熱処理によって達成される例示的実施形態では、熱処理に応答して異なる程度の収縮及び/又は捲縮特性を有する繊維のための2つ以上のポリマー成分の組み合わせを用いて、繊維の所望の交絡及び結果として得られるロフティなウェブを達成できる。非限定的な例として、繊維内の高収縮ポリマー成分は、脂肪族及び非晶質であってよく、又は別のポリマー成分に対してより小さい程度の結晶化及び低い連鎖係数を有してよく、これによりウェブ中の他の繊維に対して繊維の所望のレベルの捲縮又は屈曲をもたらす。更に、同一の繊維の幾何学的形状(同一の繊維の断面形状)がウェブ内に提供されるか、又は代替としてウェブが2つ以上の異なる繊維の幾何学的形状(異なる繊維の断面形状)の混紡を含むスパンレイドウェブを、本発明に従って形成できる。

0038

多成分繊維内のあるポリマー成分タイプ(例えば高熱収縮ポリマー成分)の、別のポリマー成分タイプ(例えば低収縮ポリマー成分タイプ)に対する1つ又は複数の配置は、活性化後のウェブの結果として得られる特性に影響を及ぼすことになる繊維の所望の程度の捲縮を達成するよう構成することもできる。例えば、シースコア繊維において、繊維のシース部分内に高熱収縮ポリマー成分を、繊維のコア部分に低熱収縮(繊維紡糸/形成中により迅速に結晶化する)繊維ポリマー成分を提供することが望ましい場合がある。更に、表面エネルギに十分な差を有する、多成分繊維(シースコア、中空又はサイドバイサイド型等)中の2つの隣接したポリマー成分を選択でき、これによりウェブ活性化中に繊維内の隣接したポリマー成分間においてある程度の滑り又は摺動が促進され、その結果繊維の捲縮及び交絡が向上する。

0039

活性化されたウェブの結果として得られる特性を、繊維のサイズ又は繊度に基づいて制御することもできる。例えば、約0.5デニール〜約15デニール(直径又は他の断面寸法において約5ミクロン〜約50ミクロン)の範囲の繊維サイズを有する本発明の連続フィラメントスパンレイドウェブを、形成できる。

0040

従って、活性化に影響を与える又は活性化を強化することによって、結果として得られるウェブにおけるウェブのロフティネス、ウェブの密度、ウェブの弾性、ウェブの均一性、ウェブの強度及びウェブのバリア特性のうちの少なくとも1つに関する変化の程度に影響を及ぼすか又は上記程度を制御するために、多数のパラメータを選択できる。特に、ウェブの結果として得られる特性に関する活性化の度合いは、異なるポリマー成分の選択、異なる繊維断面の幾何学的形状又は1つのウェブに関して2つ以上の異なるタイプの繊維断面の幾何学的形状の選択、繊維の断面内の異なるポリマータイプの配置(例えばシースコア繊維のシースといった繊維のある部分に関する特定のポリマータイプの選択、及びシースコア繊維のコアといった繊維の別の部分に関する別のポリマータイプの選択)、多成分繊維内のポリマー成分体積比の選択(例えば複合繊維中のポリマーAのポリマーBに対する比が95/5)、並びにウェブを形成するための繊維のサイズの選択のうちのいずれか1つ、又は組み合わせによって影響され得る。

0041

本発明のロフティなスパンレイドウェブの形成は、限定するものではないが、本明細書中で上述したような、並びに米国特許第6,183,684号及び7,179,412号に示された例によって参照されるような、開放及び閉鎖スパンボンドシステムを含む、いずれの好適なウェブ紡糸及び形成プロセスを利用して達成できる。本発明に従って形成されるスパンレイドウェブは、連続フィラメントウェブで形成でき、ここで繊維のウェブは連続的に形成され、その後ウェブをより短い長さに切断することなくいずれの好適な様式(例えばワインダ上に巻き付けられる)で回収される。

0042

ウェブは、更に、単一層構造又は多層構造として形成できる。例えば、連続フィラメントスパンレイドウェブを、ウェブの厚さ又は「Z」寸法において互い上に積み重ねられた2つ以上の層を用いて形成でき、ここで繊維は、異なるフィラメント層を形成するためにシステムのMDに沿った異なる位置に押し出されて静置される。同一のスパンレイドプロセスを用いて、又は(例えばスパンレイド/メルトブロー/スパンレイド若しくはSM多層ウェブを形成するための)メルトブロープロセス等の異なるプロセスによって、異なるフィラメントの層を形成できる。あるいは、特に繊維が活性化に応答して互いに交絡したときに、繊維の単一のレイダウンが多層ウェブに似るように、ウェブ形成中に(例えば、レイダウン速度がウェブ形成表面の速度よりも早くなるようにプロセスを調整することによって)「重なった(shingled)」様式で互いの上に折り畳まれる、連続フィラメントスパンレイドウェブを形成できる。多数の層を有するウェブを形成する際、いくつかの層を本発明によって活性化されるように形成でき、他の層を本発明によって活性化されないように形成できる。例えば、複数の連続フィラメント層を(「Z」寸法、又はウェブのMD及びCD寸法の両方を横断する寸法において)互いに上に積み重ねるように形成でき、これにより約12インチ(約30.5cm)以上の厚い連続フィラメントウェブ材料を形成できる。ウェブ内の層は、更に、ウェブ活性化後に、限定するものではないが、結合用材料(例えば結合用繊維結合用粉体、結合用泡状物質若しくは液体材料等)及び/又はいずれの他の公知の結合技術(例えばカレンダー結合、ハイドロエンタングリング、スルーエア結合、ニードリング、ポイント結合等)の利用を含む多層結合技術を利用して、いずれの好適な様式で更に結合できる。

0043

連続フィラメントスパンレイドウェブを製造するための開放システムの非限定な例を、図2に示す。スパンレイドシステム1は第1のホッパ10を含み、この第1のホッパ10の中には第1のポリマー成分Aのペレットが配置される。ポリマーはホッパ10からスクリュ式押出機12に供給され、このスクリュ式押出機12においてポリマーは溶融される。溶融したポリマーは加熱されたパイプ14を通して紡糸ポンプ16及び紡糸パック18へと流入する。第2のホッパ11は、第2のポリマー成分Bを、このポリマーを溶融させるスクリュ式押出機13に供給する。溶融したポリマーは、加熱されたパイプ15を通って流れ、紡糸ポンプ17及び紡糸パック18へと流入する。ポリマー成分A及びBは、本明細書に記載した様式におけるウェブの活性化時に十分なロフティネス及び弾性を有する好適なスパンレイドウェブを達成できるよう、本明細書に記載した群から選択される。紡糸パック18は、オリフィスを有する紡糸口金20を含み、上記オリフィスを通して繊維22が押し出される。紡糸パックの設計は、いずれの所望の断面の幾何学的形状を有する上述の複数成分繊維等のいずれのタイプのポリマー繊維を製造するための多数のポリマー成分を収容するよう構成される。このシステムと共に利用してよい好適な紡糸パックの例示的な実施形態は、米国特許第5,162,074号に記載されており、その開示は参照によりその全体が本明細書に援用される。

0044

押し出された繊維22は、冷却用媒体24(例えば空気)によって冷却され、続いて図2にアスピレータとして示したドローイングユニット26に注ぎ込まれ、これにより繊維速度を増大させ繊維を繊細化する。あるいは、ゴデットロール又はいずれの他ドローイングユニットを利用して繊維を繊細化することに留意されたい。押し出された繊維の紡糸速度は、紡糸ポンプ動作パラメータ、繊維の冷却率、並びにドローイングユニット及び紡糸パックを通したポリマー流体の流れを制御することにより、選択的に制御してよい。本発明によるスパンレイドウェブを製造するために好適である例示的な紡糸速度として、約1000MPM(メートル/分(meters per minute))〜約8000MPMの範囲の速度が挙げられる。

0045

ドローイングユニット26を出ると、繊細化された繊維28は、(例えばロール32及び34によって支持及び駆動される)連続的スクリーンベルト30上に静置される。繊維は、スクリーンベルト上にウェブ31を形成し、更なる加工(本明細書に記載するようなウェブ中のバルキング(bulking)及びロフティネスをもたらす活性化を含む)のために、並びに/又は(例えばドラム上にウェブ31を巻き付けることによる)保管のためにスクリーンベルトによって支持される。連続的スクリーンベルト30が図2のシステム1内に描写されているが、いずれのウェブ形成表面(形成テーブル、ドラム、ロール又はいずれの他の回収デバイス)を設けて、スパンレイドウェブを形成できるよう、押し出された繊維を受承してよいことに留意されたい。任意に、ウェブ31は、圧縮ロール(図示せず)を通過してよいか、又はベルト30に沿って運ばれている間にいずれの他の方法で加工されてよい。

0046

所望の程度のロフティネス(ウェブ厚さ又は「Z」寸法におけるウェブのサイズの増大)、好適に低い密度、並びに許容可能なウェブ均一性、ウェブ強度及びウェブ弾性のうちの少なくとも1つを付与するための繊維の活性化は、ベルト30に沿っていずれの好適な位置において生じてよく、ここでスパンレイドウェブは実質的に非拘束状態かつ非結合状態であり、従って繊維は互いに対して自由に移動できる。上述したように、特定の実施形態では、ウェブの活性化はウェブのいずれの加熱なしに生じることができるが、一方で繊維は実質的に非拘束状態かつ実質的に非結合状態である。従って、このような実施形態では、繊維の活性化は繊維がベルト30上に静置されるとすぐに、又は静置された直後に、ウェブ31がベルト30に沿って移動するにつれて起こる。

0047

活性化を開始させるために熱の印加が必要である実施形態では、熱活性化はシステム1内のステーション40で起こる。このステーション40は、最小の力又は実質的にゼロである力又は拘束が繊維に印加される、繊維の十分な加熱を促進するいずれの好適な設備を含むことができる。図2に示すように、ステーション40は、ベルト30(又は他のウェブ形成表面)から下流の位置に設けられる。しかしながら、ステーション40は、システム1内のいずれの好適な位置(例えばベルト30に沿ったいずれの位置、システム1内のいずれのインライン位置及び/又はいずれの他の好適な位置)に設けることができることに留意されたい。上述したように、ステーション40は、加熱用流体(例えば、図5の画像に示したステーション等の加熱された若しくは沸騰している水)の槽、オーブン(例えば蒸気若しくは他の流体で加熱する)、又は加熱プロセス中にウェブの繊維が互いに対して自由に移動できる(例えば屈曲及び/若しくは捲縮する)ようにウェブに対していかなる拘束力も能動的に付与しないままウェブを十分に加熱する、他の好適な加熱構造を備えてよい。連続フィラメントスパンレイドウェブの活性化を保証するために利用できる好適な温度は、少なくとも約50℃から、ウェブの繊維を形成するために使用されるポリマー成分の最も低い融点を超えないいずれの他の好適な温度までを含む。

0048

自然発生的な、又は非拘束状態である間にステーション40において熱によって誘発される)ウェブの活性化は、ウェブの厚さ又は「Z」寸法を増大させ、更にウェブの密度を低下させる。というのは、ウェブ厚さは、ウェブに繊維又は他の材料を追加することなく膨張するためである。例えば、異なる物理的特性(例えば異なる量又は程度の収縮)を有する異なるポリマータイプの選択、並びに特定の繊維の断面の幾何学的形状及び/又はウェブの繊維内の異なる繊維成分の比の選択(例えば特定の多成分繊維内の2つ以上の異なるポリマー成分の比の選択、又は異なるポリマー成分を有するウェブ内の単一成分繊維の2つ以上のセットの比の選択)は、活性化前のウェブに対する活性化後のウェブのロフティネス及び密度における変化の程度に影響を及ぼす。

0049

ウェブの活性化後、例えばウェブを回収ロールの周りに巻き付けることにより回収できる。あるいは、ウェブを、形成されたウェブ製品の特定の用途に応じていずれの他の好適な方法で加工できる。任意の実施形態では、活性化されたスパンレイドウェブを、カレンダーロール結合(図2に示す)、スルーエア結合、ニードルパンチング、ポイント結合、ハイドロエンタングリング等といったいずれの公知の又は他の結合技術を利用して、ステーション50において更に結合できる。

0050

熱活性化しなければならないウェブに関連する特定の実施形態では、スパンレイドウェブを活性化しない(例えば図2に示すステーション40を取り除く)が、その代わりにウェブがウェブ形成表面上で形成された後にウェブを回収することが望ましい場合がある。例えば、スパンレイドウェブ31をベルト30からウェブの回収用ワインダ(例えばボビン)に直接運ぶことができる。続いて、スパンレイドウェブ31を、後の時点において、別のプロセスで活性化でき、従ってスパンレイドウェブ31は、スパンレイドウェブ31に付与された活性化潜在力を有し、これは上記後の時点における活性化時に具現化できる。スパンレイドウェブに付与された活性化潜在力は、ウェブの活性化時に、少なくとも約2xの倍数で増大するウェブ厚さ、大幅に低下するウェブ密度、増大するウェブ引張強度、及び増大するウェブ弾性のうちの少なくとも1つをもたらす、潜在力を指す。

0051

活性化させることなくスパンレイドウェブに付与される活性化潜在力は、限定するものではないが、使用前の最終地点へと輸送する際の製品に関するサイズ/空間要件の削減を含む、多数の理由に関して有益であり得る。例えば、異なる複数の用途のための、絶縁体又は濾過製品としてのスパンレイドウェブの使用を考える。連続フィラメントスパンレイドウェブは、活性化潜在力がウェブに付与されている(即ちウェブが活性化されていない)中間状態で製造及び保管できる。活性化前の有意に小さい厚さを有する連続フィラメントスパンレイドウェブをロールとして、又は発送される製品のサイズがより小さくなるようないずれの他の好適な構成で輸送できる。スパンレイド製品の使用中、消費者は、使用前に(例えばエアドライヤ又はいずれの他の好適な熱源によって)製品を加熱することにより、ウェブを活性化できる。

0052

本発明に従って形成される活性化された連続フィラメントスパンレイドウェブ製品の例示的な試料を、図6写真画像に示す。ウェブ製品はその約20mmの厚さによって特徴付けられるようなロフティネスを有する。

0053

これより、本発明に従って形成される連続フィラメントスパンレイドウェブのいくつかの具体的な実施例、及びウェブに関連する特性について説明する。

0054

実施例1

0055

僅かに偏心性のシースコア繊維(例えば図1Cに示すような幾何学的形状を有する繊維)の連続フィラメントスパンレイドウェブを、図2に示したものと同様のシステムを利用して形成した。シースコア繊維は、シース(図1Cにおけるポリマー成分B)としてポリ乳酸(PLA)ポリマーを、及びコア(図1Cにおけるポリマー成分A)としてポリプロピレンを含んでいた。特に、PLAポリマーをPLA 6302という商標名でNatureworksLLC(ミネソタ)から入手し、ポリプロピレンをPP PH−835という商標名でLyondellBassell Industries(テキサス)から入手した。形成された偏心シースコア繊維は、僅かに非円形の又は不揃いな形状のコアを含んでいた。形成された上述のような繊維の一群の断面図を図3の画像に示す。

0056

このような繊維から形成されたスパンレイドウェブを、多孔質ベルト上で全く結合しなかった。その代わりに、ウェブを、後の熱処理/ウェブ活性化のために多孔質ベルトによって駆動されるワインダ上に極めて低い張力で巻き付けた、又はウェブを、ウェブを活性化するための熱処理によってインラインで加工した。いずれの場合においても、スパンレイドウェブを図2に示したステーション40と同様のステーションにおいて処理し、ここでステーションは沸騰水のタンクであった。ウェブは、タンクを通過する際に沸騰水の表面で浮遊し、これによって、ウェブの繊維に対する、ロフティな潜在力を活性化する熱処理が得られ、ここで繊維は実質的に非拘束状態であった。沸騰水から出るウェブの一部分は、活性化されてロフティネスが増大していた。

0057

熱処理による活性化はPLAを繊維中のポリプロピレンよりも大きな程度まで収縮させ、これは、繊維の互いに対する屈曲及び交絡につながった。これにより、活性化後に、ある程度の量の繊維の結合、並びにウェブの厚さ又はZ‐寸法の増大、及びウェブ密度の低下がもたらされた。

0058

活性化後に形成された、結果として得られたスパンレイドウェブは、ウェブ厚さの増大及びウェブ密度の低下も生成する活性化中の繊維の交絡によって、優れた繊維強度も有していた。スパンレイドウェブはまた、これもまたウェブに更なる不透明性を更に提供する繊維の屈曲及び交絡によって(またウェブ密度の低下にもよって)、優れた繊維均一性も呈した。繊維が熱によって活性化された後のウェブの伸縮性又は弾性も優れていた。偏心シースコア構成(コアの断面の中心はシースの断面の中心に対応しない)を用いて、ウェブの活性化に応答した繊維の屈曲及び湾曲を促進した。更に、シースコア繊維の非円形のコア断面の幾何学的形状もまた、ウェブの活性化に応答したウェブが呈する特性に寄与すると考えられた。

0059

更に、ウェブを形成するために使用される繊維に関する異なるシース/コア比を試験して、活性化されたウェブの所望の特性に対する影響を決定した。特に25:75(シース:コア)〜95:5(シース:コア)のシース/コア体積比を試験し、95:5(シース:コア)以下の体積比が、活性化時に繊維にロフト、弾性及び引張強度特性を提供するのに効果的であることを発見した。シース/コア繊維のシース部分又はコア部分中のポリマー成分(ポリプロピレン及びPLA)の位置は、各ポリマーがいくつかのウェブに関しては繊維のシース中に位置し、その他のウェブに関してはコア中に位置するようなウェブが形成されるように変更した。形成されたウェブは、形成された全てのウェブにおいて好適なロフティ特性、弾性及び引張強度特性を呈した。しかしながら、このような変更を繊維に与えることにより、ウェブ形成繊維のシース部分及びコア部分を形成するためにどのポリマーが使用されたかに応じて、ウェブの疎水性親水性特性を変化させることができる。

0060

更に、約50g/m2以下の繊維重量が、本実施例において言及したような活性化に応答して、全ての所望の特性(ウェブ厚さ又はZ‐寸法の増大、密度の低下、向上したウェブ強度、ウェブ均一性及びウェブ弾性)をもたらすことが決定された。特に、繊維重量(g/m2)が低いほど、スパンレイドウェブのMD(長さ)及びCD(幅)寸法の両方において、より伸縮性のある繊維が得られることが決定された。

0061

実施例2

0062

連続フィラメントスパンレイドウェブを、図2に示したものと同様のシステムを利用して形成した。ここで、(図1Aに示すような)サイドバイサイド型複合繊維を使用して、ウェブを形成した。サイドバイサイド型成分(成分A及びB)は、実施例1で使用したものと同一のPLA及びポリプロピレン成分であった。形成された上述のような繊維の一群の断面図を図4の画像に示す。沸騰水のタンク(実施例1と同一又は同様の活性化プロセスステーション)を利用した活性化に応答して、スパンレイドウェブは、実施例1において記載したウェブと極めて類似した特性(ウェブ厚さ又はZ‐寸法の増大、密度の低下、向上したウェブ強度、ウェブ均一性及びウェブ弾性)を呈した。ウェブを形成する繊維にある程度のフィブリル化(例えば複合繊維内のポリマー成分Aのポリマー成分Bからの部分的な分離)が存在していたが、これは活性化後のウェブの結果として得られる特性に悪影響を及ぼすものではなかった。繊維内で、約5体積%のPLAというPLAのポリプロピレンに対する低い体積比を用いた場合でさえも、所望の特性(ウェブ厚さ、ウェブ密度及びウェブ弾性の大幅な向上)を有するスパンレイドウェブを達成できることが決定された。

0063

実施例3

0064

複数の異なる連続フィラメントスパンレイドウェブを、図2に示したものと同様のシステムを利用して形成した。ここでウェブは、中実図1Aに示す)及び中空(図1Eに示す)、並びにシースコア複合繊維(図1B及び/又は1Cに示す)である、2種類のサイドバイサイド型複合繊維を含んでいた。形成された各ウェブのためのポリマー成分(成分A及びB)は、実施例1で使用したものと同一のポリ乳酸(PLA)及びポリプロピレン成分(PP)であったが、異なるウェブに関して複合成分の体積比は異なっていた。各連続フィラメントスパンレイドウェブを形成して活性化した後に、活性化されたウェブそれぞれに一連の試験を行って、ウェブロフティネス、ウェブ強度及びウェブ弾性等のウェブの特定の特性を決定した。各ウェブに関する試験データを表1〜5に提供する。

0065

0066

0067

0068

0069

0070

各試料を量して、各試料の坪量(g/cm2又はgsm)を決定した。各試料の厚さを、100Paの圧力において、ASTMD3574によって決定した。各試料の密度は、試料の坪量及び厚さが決定した時に決定された。

0071

引張強度及び弾性(伸長)試験に関して、各ウェブ試料は、150mm×30mmの試験片を備えていた。試験を実施するための装置は、各試験片から吊り下げられるを有する目盛り付きボード上のハンガーフックであった。クランプは、(試験片がMD寸法又はCD寸法に沿って整列されている場合は)各試験片の下端に、試験片の強度を決定するため及び試験片のいずれの弾性伸び(表2及び3参照)を記録するために選択された錘と共に吊るされた。特定の試験片に関して錘が除去されると、試験片の回復が更に記録され(表4参照)、ここで試験片の回復は、ウェブ試験片に印加された重量負荷を除去した後のウェブ試験片の寸法を表し、この回復した寸法を初期寸法(即ち試験片にいずれの錘を載せる前の試験片の寸法)と比較する。

0072

各試料の引張強度(表2に示す)を、ウェブのMD及びCD寸法の両方において決定し、上記ウェブから、Illinois Toolworks Inc.から市販されているINSTRON(登録商標)引張試験器を用いて試料を採取し、ここで幅2.5cmの引張強度試験のためのサブ試料を使用した。表2に記載したように、引張強度は、試料面積あたりの力(重量グラム/cm2)並びに試料の幅及び試料の坪量(重量グラム/cm/gsm)あたりの力によって特徴付けられる。

0073

各試料に関するMD及びCD寸法の両方における弾性伸びもINSTRON(登録商標)引張試験器を用いて決定した(これも表2に示す)。更に、各試料に錘で負荷を掛けて破損させ、MD及びCD寸法の両方における引裂(ウェブ試料の引裂)のための値(kg)を示した。

0074

各試料のロフティネスを、ASTMD3574に従った押し込み力による撓み(IFD)試験を利用して評価した。特に、試験片に力を印加するために回り継手に接続された、直径100+3/−0mmの平坦な円形の圧子足部を有する装置を利用した。ここで圧子足部は、平ら水平プラットフォーム上に設置された。圧子足部とプラットフォームとの間の距離は、厚さ測定のために試験片に窪みを形成するために、可変である。装置は更に、プレート間の距離を測定するためのデバイスを備える。190mm×190mmの寸法の異なる試料の試験片を準備した。各試験片をプラットフォーム上に配置し、試験対象の領域を、撓みの合計が全厚さの75%となるまで圧子足部を降下及び上昇させることによって事前に曲げ、これにより圧子足部は、各事前曲げ後に試験片の頂部を完全に取り除くことができた。続いて、各試験片を元の厚さの25%撓ませ(即ちウェブ厚さが25%だけ減少するような、ウェブの圧縮又は撓み)、IFDを重量グラム/cm2で測定した(結果は表5)。続いて各試験片に対して撓みを65%の撓みまで上昇させ(即ちウェブ厚さが65%だけ減少するような、ウェブの圧縮又は撓み)、IFDを重量グラム/cm2で測定した(表5参照)。支持係数(support factor、65%IFD/25%IFD)も決定した。また、110N(ニュートン)及び120Nの力を各試験片に印加して、試験片a%圧砕値(ここで%圧砕値は、元の又は開始時の厚さから試験片に力が印加された最終的な厚さへの厚さの変化を示す)。本明細書に提供したデータが示すように、よりロフティなウェブのうちのいくつかは、少なくとも約300重量グラム/cm2の引張強度、及びウェブが撓んでウェブ厚さが65%だけ減少したときに少なくとも約5重量グラム/cm2の押し込み力による撓みの両方を呈した。

0075

実施例4

0076

複数の異なる連続フィラメントスパンレイドウェブを、図2に示したものと同様のシステムを利用して形成した。ここでウェブは、(図1Eに示したような)中空円形タイプ、2種類のサイドバイサイド型複合繊維を含んでいた。各ウェブのためのポリマー成分(成分A及びB)は、実施例1で使用したものと同一のポリ乳酸(PLA)及びポリプロピレン成分(PP)であった。各ウェブは、同一の坪量(300gsm)を有していたが、活性化後の密度は異なっていた。各ウェブから試料を採取し、各活性化されたウェブ試料内で形成された交絡した繊維を、拡大して検査し、ウェブ内の繊維のループ直径又はループ長さを測定した(ここでループ直径又はループ長さは、繊維の閉鎖され画定されたループ部分の長さである)。各ウェブの最大ループ直径を記録して、更に表6に提供した。更に、錘を試料上に配置することにより各ウェブ試料に撓み力を印加し、元のウェブ厚さを圧縮されたウェブ厚さと比較した。このデータも表6に提供する。

0077

0078

本実施例で形成されるウェブにおいて、よりロフティなウェブは、より大きな厚さ及びより大きな繊維ループ長さ寸法及びより小さな密度寸法によって示される。確認できるように、最大ループ長さ寸法(繊維に関する最も大きなループ振幅を表す)及び最大厚さを有する試料8は、ウェブ試料に錘を印加すると、最も程度の大きい圧縮(元の厚さの圧縮された厚さに対する比)も呈した。対照的に、試料6及び7は、試料8と同様の厚さを有する一方で、試料8に対して大幅に小さいループ長さ寸法を有していた。更に、試料6及び7は、同様の重量負荷を印加されたとき、試料8に対してより程度の小さい圧縮を有していた。

0079

実施例5

0080

複数の異なる連続フィラメントスパンレイドウェブを、図2に示したものと同様のシステムを利用して形成した。ここでウェブは、(図1Eに示したような)中空円形タイプのサイドバイサイド型複合繊維を含んでいた。形成された各ウェブのためのポリマー成分(成分A及びB)は、実施例1で使用したものと同一のポリ乳酸(PLA)及びポリプロピレン成分(PP)であった。形成された最初の一連のウェブにおいて、ポリマー成分の複合成分の体積比を、形成されたウェブが、200gsmという開始時の又は活性化前の同一の坪量、及び1.5mmという活性化前の同一の厚さを有するように変更した。活性化後、各ウェブの最終的な密度、坪量及び厚さを決定して、(活性化前の同一の坪量及び厚さを有する)ウェブのための複合成分の比を、最終的な又は活性化後の密度、坪量及び厚さと相関させた。結果を表7に提供する。

0081

0082

表7のデータは、本発明に従って形成されるウェブ中の、同一の繊維の幾何学的形状に関する複合成分の比の変動は、活性化後のウェブのロフティネス(例えばウェブ厚さの増大及びウェブ密度の低下)に影響を与えることができる。

0083

ウェブはまた、試料繊維タイプ(中空円形サイドバイサイド型)を有し、各ウェブを形成する繊維に関してポリプロピレンとPLAの比が90:10である複合成分の比を有し、但し各ウェブに関して異なる坪量を有するように形成された。各ウェブの活性化後、各ウェブに関して結果として得られた厚さ、坪量及び密度を測定した。結果を表8に提供する。

0084

0085

上述した実施例は、PLA及びポリプロピレンを含むシースコア並びにサイドバイサイド型(中実及び中空)構成を有する、スパンレイドウェブ中で形成される繊維を記載しているが、本発明に従って、異なる断面構成及び異なるタイプのポリマー成分を有する繊維を含む他のスパンレイドウェブも形成できる。

0086

本発明に従って形成される活性化されたスパンレイドウェブは、様々な有用な用途を有する。例えば、本発明に従って形成されるスパンレイドウェブは、絶縁製品(例えば熱及び/又はサウンドバリア特性のために住宅又は商業ビルにおける絶縁体)のために、特定の用途のためのフィルタ材料として、多種多様な製品のための充填材ジャケットキルト製品等の中の詰め物材料等)として、包装材料として、(例えば油又は他の液体用の)吸収材料として、ラッピング材料として、清掃パッド及び/又は清掃ワイプ湿式若しくは乾式)として、人工皮革基体として、医療(例えば創傷治療)及び/又は衛生用途における使用のためのバリア繊維材料として、ジオテキスタイル材料として並びに農業繊維材料として使用できる。

0087

上述のように、スパンレイドウェブ製品を、バルキー又はロフティな状態に活性化して商業利用するために提供できる。あるいは、スパンレイドウェブ製品を、活性化前又はロフティ潜在力状態において商業利用するために提供でき、ここでは使用における最終地点において、消費者が(例えばホットエアドライヤ又は他のデバイス等の好適な熱源からの熱の印加によって)ウェブ製品を活性化する。

0088

本発明を本発明の特定の実施形態を参照して詳細に説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、上記実施形態に様々な変更及び修正を実施できることは当業者には明らかだろう。従って、本発明は、添付の請求項及びその均等物の範囲内であれば、本発明の修正例及び変形例を包含することを意図している。

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