JP2004505180A - Cloth with altered surface properties - Google Patents
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Abstract
多成分熱可塑性ポリマー繊維が、多成分繊維の外表面を形成し繊維の長手方向に実質的に連続して延びる露出した第1及び第2の成分を有する、優れた液体処理特性及び/又は撥液特性を有する多成分繊維不織ウェブが記載されている。第1の成分は、熱可塑性ポリマーと、撥液剤のような活性剤とを含み、第2の成分は、熱可塑性ポリマーを含み、第1の成分より重量比で100%〜50%少ない活性剤含む。Excellent liquid handling properties and / or repellency wherein the multi-component thermoplastic polymer fibers have exposed first and second components that form the outer surface of the multi-component fibers and extend substantially continuously in the longitudinal direction of the fibers. Multicomponent fibrous nonwoven webs having liquid properties are described. The first component includes a thermoplastic polymer and an activator, such as a liquid repellent, and the second component includes a thermoplastic polymer, and 100% to 50% less activator by weight than the first component. Including.
Description
【0001】
(技術分野)
本発明は、変成された表面特性を有する布に関し、より具体的には、改良された液体障壁特性及び/又は撥液特性を有する布に関する。
【0002】
(背景技術)
布の物理的特性は、それらに対して1つ又はそれ以上の化学組成物を塗布することにより変成可能であることは、当技術分野において既知である。幾つかの例として、布はこれまで、布に対する強度、湿潤性、吸収性、帯電防止(静電減衰)性、難燃性、アルコール撥性等の特性を向上及び/又は付与するために様々な化学組成物で処理されてきた。一般に、化学組成物は、布を構成する繊維の表面特性を変成するような方法で塗布される。この点に関し、化学組成物は、布の厚み全体にわたって塗布されるのが好ましいことが多い。かかる方法で化学組成物を塗布されることにより、所望の物理的特性が、布の外側部分のみならずその全体にわたって付与されることができる。これにより、処理された布の所望の特性を著しく増大させ、かつ/又は、処理の効率を向上させることができる。しかしながら、厚く及び/又は細かい繊維基材の厚み全体にわたって均等な局所処理剤の塗布ができることは難しい。局所的に化学組成物を塗布する既存の方法では、効率的で経済性に優れた方法で組成物が布の厚み全体にわたり均等に加えられる方法を提供できないことが多い。
【0003】
一実施例として、従来活性剤は、布の一方の表面に化学組成物を塗布し、次に布の反対表面からバキュームを加える方法によって布に塗布されてきた。バキュームの吸引力が活性剤を布の中に引き込み、布内部の繊維を処理するのを助けるように意図されている。実施例のみであるが、化学組成物を用いた繊維表面の局所的コーティングが、Gegorianらに付与された米国特許第4,266,976号及びPaulsらに付与された米国特許第4,385,954号に一般に記載されている。活性剤を用いて布を処理する別の方法は、シートを完全に含浸することである。かかる方法の1つが「浸し絞り」(dip and squeeze)法であり、これにより布は最初に活性剤の溶液に完全に浸漬され、次いで活性剤の過剰量を除去するために布を「絞り」即ち圧搾する役割を果たす、一対の圧縮ローラーに通される。このプロセス及び他の同様のプロセスが、欧州特許第0472942号に一般的に記載されている。しかしながら、かかるプロセスは、かなりの量の化学組成物が布から除去されることが多いため、好ましくない量の廃棄物が生じる可能性がある。更に、目が詰った布及び/又はより厚みのある布に対しては、かかるプロセスは、均等に処理されたウェブを生成することができないことが多く、且つ布の望ましい物理的特性を低下させる可能性がある。また更に、かかるプロセスは、布の外表面に、多くの化学組成物とともに、隣接する表面への化学組成物の移送を助長し、布に油性の感触を与え得る過剰な量の処理剤を残す可能性もある。これは、人の皮膚の近隣にある物品において手を触れられかつ/又は利用されることになる布にとって極めて好ましくない。また更に、かかる非均等な処理は、所望の物理的特性を実現するために、より高レベルの活性剤の使用を必要とする可能性がある。
【0004】
繊維の局所処理に加え、界面活性剤及び他の活性剤は、溶融処理されるポリマーに含まれてきた。実施例のみであるが、Weberに付与された米国特許第3,973,068号及び4,070,218号は、界面活性剤をポリマーと混合し、次いでその混合物を溶解処理して所望の布を形成する方法を教示している。布はその際、界面活性剤を繊維の表面に押しやるために処理を施される。これは、ウェブを一連の加熱ロール上で加熱することによりなされることが多く、「ブルーミング」(blooming)と呼ばれることが多い。更に実施例として、Sawyerらに付与された米国特許第4,578,414号は、ポリオレフィン及び1つ又はそれ以上の界面活性剤を含む組成物から形成された湿潤性オレフィンポリマー繊維について記載している。界面活性剤は、繊維表面にブルームし、そこで界面活性剤の少なくとも1つが、ポリマー・マトリックス内に部分的に埋め込まれた状態に留まると記載されている。この点に関し、湿潤性能は、添加剤パッケージの組成及び濃度によってより良好に制御することができる。又更に、Nohrらに付与された米国特許第4,923,914号は、溶融押し出しにより処理して、添加剤が繊維又はフィルムの中心からその表面に対して異なるかつ増大した濃度を有する、繊維又はフィルムを形成するのに好適な、表面分離可能で且つ溶融押し出し可能な熱可塑性組成物を教示している。この異なる且つ増大した濃度は、繊維表面に対し、所望の特性、例えば親水性を与える。Nohrの特許における具体的な実施例として、種々のポリシロキサンを利用して改良された湿潤性を有するポリオレフィン繊維不織ウェブが提供されている。
【0005】
重合体繊維の表面特性を改良又は変成する様々な方法が、当技術分野において既知であるが、より効率的及び/又は経済的に製造することができる所望の物理的特性を有する布を提供することに対する継続的ニーズが、依然としてある。これは、製品が、例えば、拭き材、吸収剤、医療用布、パーソナルケア製品等のような使い捨て物品として又はそれらで使用されるように意図されている場合は、特に妥当する。
【0006】
(発明の開示)
繊維の断面を横断して実質的に別個の区域に配置され、繊維の長手方向に実質的に連続して延び、それぞれが多成分繊維の外表面を形成する露出部分を有する少なくとも1つの成分A及び少なくとも1つの成分Bを有する多成分熱可塑性ポリマー繊維のウェブを含む本発明の不織布により、前述のニーズは満たされ、及び/又は、従来技術の欠点が克服される。成分Aの露出部分は、繊維の周辺表面の少なくとも約25%を含む。更に、成分Aは、熱可塑性ポリマー及び活性剤を含み、その露出部分上に活性剤を有する。成分Bは、熱可塑性ポリマーを含み、成分Aよりも重量比で100%〜50%少ない活性剤を含む。
【0007】
具体的態様において、成分Aは、多成分繊維の外表面の少なくとも約50%を構成する。好適な断面配列の一実施例として、成分Aは、1つ又はそれ以上のB成分により分離された、少なくとも2つの別個の構成要素を含むことができる。別の態様において、多成分繊維は、約25ミクロンよりも小さい平均繊維直径を有するのが好ましく、約10ミクロンよりも小さい平均繊維直径を有するのが更に好ましい。実施例として、活性剤は、湿潤剤又は撥液剤を含むことができる。更に、成分Bの単一又は連続した露出部分のいずれも、約35%を超える多成分繊維の周辺表面を構成しないのが望ましい。別の態様において、成分Bは、容積比で繊維断面の少なくとも約45%を含むのが好ましい。更に、活性剤が撥液剤を含み、多成分繊維が約1よりも小さい平均デニールを有する、良好な液体障壁特性及び/又は撥液特性を有する不織布が提供され得る。更に、活性剤は、重量比で多成分繊維の0.75%よりも少ない量を含んでもよく、不織ウェブは、約50g/m2よりも小さい坪量を有してもよい。比較的小さい坪量を有するにもかかわらず、50又はそれ以上のアルコール撥性度を有する不織布が提供され得る。
【0008】
定義
特許請求の範囲及び此処で使用する用語「含む」は、包括的又は幅広い解釈が可能であり、記載されていない要素、構成要素、又は方法段階の追加を排除するものではない。従って、用語「含む」は、より限定的な用語である「本質上に、〜から成る」及び「〜から成る」を包含する。
【0009】
此処で使用する全てのパーセンテージ、割合及び比率は、別途指定しない限り、重量を単位とする。
【0010】
此処で使用する用語「活性剤」は、繊維表面に少なくとも1つの物理的特性又は機能特性を付与又は改良する任意の化合物又は化学組成物をいう。
【0011】
此処で使用する用語「湿潤剤」は、繊維表面と接触する水性液体の接触角を小さくすること等により、繊維表面に増大した親水性を示す特性となる任意の化合物又は化学組成物をいう。
【0012】
此処で使用する用語「撥液剤」は、繊維表面と接触する特定の液体に対する接触角を増大すること等により、繊維表面に特定の液体に対する増大した障壁性又は撥液性を示す特性となる任意の化合物又は化学組成物をいう。
【0013】
此処で使用する用語「布」は、これに限定されないが、織布又はニットの材料、タフテッド材料又はタフテッド様材料、不織ウェブ等を含む網状繊維を含む材料を意味する。
【0014】
此処で使用する用語「不織」布又はウェブは、層状に重ね合わせられているが、編地又は織布におけるような識別可能な様態ではない個々の繊維又は糸の構造を有するウェブを意味する。不織布又はウェブは、例えば、メルトブローン工程、スパンボンド工程、水圧交絡工程、空気堆積工程及びボンデッドカーデッドウェブ工程のような多くの工程で形成される。
【0015】
此処で使用する「ポリマー」は、一般に、ホモポリマーと、例えばブロック、グラフト、ランダム、及び交互コポリマー等のコポリマーと、ターポリマー等、及びその混合物及び変成物を含むが、これに限定されない。更に、特に限定しなければ、用語「ポリマー」は、分子の全ての可能な幾何学的又は空間的配置を含む。これらの配置には、イソタクチック、シンジオタクチック及びランダム対称が含まれるが、これに限定されない。
【0016】
此処で使用する用語「医療用布」は、手術用ガウン及びドレープ、フェイスマスク、ブファンキャップ、手術用キャップ及びフード、靴カバー、スリッパ、創傷手当用品、包帯、滅菌ラップ、拭き布、及び白衣、カバーオール、エプロン、ジャケットのような衣、患者用寝具等のような医療向けの品目を意味する。
【0017】
此処で使用する用語「パーソナルケア製品」は、拭き材、おむつ、トレーニングパンツ、吸収性アンダーパンツ、大人用失禁用製品、女性用衛生製品等のような個人用衛生品目を意味する。
【0018】
此処で使用する用語「保護カバー」は、車両用カバー、屋外用具及び家具のカバー、庭及び庭園の設備用カバー、床カバー、テーブルクロス、テント、防水シート等を意味する。
【0019】
(発明を実施するための最良の形態)
本発明の布は、少なくとも2つの成分を有し、該成分の全体よりも少ない範囲内に主として配置された活性剤によって繊維の表面特性が変成された、多成分繊維の一体化された層又はシートを含む。用語「多成分」は、少なくとも2つのポリマー流から形成され、押し出されて単一繊維を形成する繊維をいう。多成分繊維の個々の成分は、繊維の断面において別個の領域に配置され、繊維の長手方向にほぼ連続して延びている。多成分繊維の断面配列は、繊維の外表面の一部を含む少なくとも2つの別個の成分を有する。多成分繊維は、繊維の外表面を形成する3つ、4つ又はそれ以上の露出区分を有するのが好ましい。上述のように、個々の重合体成分の各区分が、集合的に多成分繊維の外表面を形成する。多成分繊維は、少なくとも第1及び第2の成分を含み、該第2の成分は、第1の成分より著しく少ない活性剤を含む。第2の成分は、第1の成分よりも少なくとも約50%(重量比)少ない活性剤を含むのが好ましく、第1の成分よりも少なくとも約75%少ない活性剤を含むのがより好ましく、更に、第1の成分よりも約95%少ない活性剤を含むことができる。別の態様において、第2の成分は、第1の成分よりも100%少ない、即ちゼロ重量パーセントの活性剤を中に有することができる。
【0020】
具体的な実施例として図1を参照すると、繊維の個々の成分は、該個々の成分A及びBが互いに隣接し、各成分が繊維の周辺又は外表面の少なくとも一部分を占める、縞状の並行配列で配置されることができる。別の実施例として図2を参照すると、交互するくさび形区分A及びBを含むくさび配列又は「パイ」形配列もまた、本発明に関して使用するのに適している。更に別の実施例として図3を参照すると、複数の成分Aは、放射状に延びるアーム又は突出部を有する中央のB成分により分離することができる。2つのポリマー組成物のみを使用して多成分繊維の個々の成分を形成する場合、それぞれのポリマー成分A及びBは、約90/10〜約10/90の割合(容積比)で存在することができ、約75/25と約25/75の間の範囲が好ましい。ほぼ50/50の割合が特に好ましいことが多いが、採用する具体的な割合は、必要に応じて変えることができる。
【0021】
更に、多成分繊維の個々の成分は、繊維の断面において、内部の活性剤の量が少ないか又は内部に活性剤を有しない成分が、繊維の周辺又は外表面の約70%しか含まないように配置されている。より多い量の活性剤を含む成分は、繊維の外表面の30%より多く含むのが好ましく、繊維の外表面の少なくとも約50%を含むのがより好ましく、繊維の外表面の約55%〜約85%の間が更に好ましい。更に、改良された障壁特性及び/又は撥液特性を有する布に関しては、内部の活性剤の量が少ないか又は内部に活性剤を有しない成分の露出区分が、繊維の外表面の約35%より多い単一の又は連続する区分を形成しないのが好ましく、繊維の外表面の約25%を超えて拡がる単一の又は連続する露出区分を形成しないのが更により好ましい。具体的な実施例として図1に描かれた縞状の断面配列を参照すると、成分Bは、重量比でほぼ50%の繊維を含むことができ、且つ2つの別個の露出部分は、それぞれ多成分繊維の外表面のほぼ10−15%を含むことができる。別の実施例として図2を参照すると、B成分の露出区分が、集合的に多成分繊維の外表面のほぼ50%を含むことができると同時に、露出区分又は部分の各々が、繊維の外表面の約12.5%だけを含んでいる。
【0022】
繊維は、約4デニール(g/9000メートル)よりも小さいのが好ましく、約1デニールより小さいのがより好ましく、約0.5デニールより小さいのが更により好ましい。別の態様において、繊維は、約25ミクロンより小さい平均断面直径を有することができ、約0.5ミクロン〜約10ミクロンの間の平均断面直径を有するのが好ましく、約1〜約5ミクロンの間であるのが更により好ましい。此処で使用する平均繊維サイズは、繊維断面における最大寸法を用いて測定される。繊維は一般に、中実で円形の構造物として製造されるが、本発明の多成分繊維は、例えば中空繊維、多葉型(multilobal)繊維、又はフラット(例えばリボン形)繊維等のような、中実円形繊維以外の様々な繊維形状を有することができることが理解されよう。
【0023】
繊維を形成する成分は、1つ又はそれ以上の溶融処理可能なポリマーを含むことができる。個々の成分は、同一のポリマー、類似した及び/又は異なるポリマーを含むことができる。しかしながら、個々の成分の少なくとも2つは、選択された区別可能な量の活性剤をそれぞれの中に有するという点で区別可能である。多成分繊維の重合体成分は、限定されないが、ポリオレフィン(例えば、ポリプロピレン及びポリエチレン)、重縮合物(例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート及びポリアリレート)、ポリオール、ポリジエン、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリアクリレート、ポリアセタール、ポリイミド、セルロース・エステル、ポリスチレン等を含む熱可塑性ポリマーから選択されるのが好ましい。具体的な実施例としては、重合体成分は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(1−ブテン)、ポリ(2−ブテン)、ポリ(1−ペンテン)、ポリ(2−ペンテン)、ポリ(1−メチル−1−ペンテン)、ポリ(3−メチル−1−ペンテン)、及びポリ(4−メチル−1−ペンテン)等を含むことができる。更に、前述のポリマーの混合体及び/又はコポリマーも同様に、1つ又はそれ以上の多成分繊維で使用するのに適している。多成分繊維を構成する個々の成分又は区分は、同一のポリマー又は異なるポリマーを含むことができる。実施例のみであるが、望ましいポリマー区分の組合せは、ポリオレフィン/ポリアミド、ポリオレフィン/ポリエステル、ポリオレフィン/ポリオレフィン等を含むことができる。より具体的には、適切な重合体成分の組合せの実施例には、限定ではないが、ポリプロピレン/ポリエチレン、ポリプロピレン/ポリプロピレン、ポリエチレン/ナイロン、ポリエチレン/ポリエステル等が含まれる。具体的な実施例として図1及び図2を参照すると、成分Aは、プロピレンポリマーと活性剤との混合物を含むことができ、成分Bは、プロピレンポリマーを含むことができる。別の具体的な実施例として、成分Aは、活性剤と、ポリプロピレン及びポリブチレンの混合体とを含むことができ、成分Bは、ポリプロピレンを含むことができる。又更に、成分Aは、活性剤とポリプロピレンとを含むことができ、成分Bは、ポリプロピレンとポリブチレンとの混合体を含むことができる。例示的なポリプロピレンとポリブチレンとの混合体は、限定ではないが、米国特許第5,204,174号及び5,482,765号に記載のものを含む。
【0024】
布を構成する繊維は、様々な溶融処理技術により製造することができる。一般に、多成分繊維は、ダイ又は他の押し出し装置からポリマーを押し出す直前又はその直後に、2つ又はそれ以上の溶融ポリマー流を同時に向けて、ポリマー流が合流して単一のフィラメントを形成することにより作ることができる。ポリマーは、別々の導管を介してダイに供給され、押し出し直前まで別個に保たれるのが好ましい。別の態様において、ポリマーがダイ毛管に到達するまでポリマー流の分離を維持するために、仕切板を使用することができる。更に、多成分繊維は、スピンパックアセンブリを使用して作ることができる。一般的に述べると、スピンパックアセンブリは、ハウジングと、スピンパックアセンブリを通してポリマー成分A及びBを別々に配向するための流路を生成するために配置された、パターン開口部を有する重ね合わされた複数の分配板とを含むことができる。この分配板は、1つ又はそれ以上の列に配列された複数の開口を有することが多い紡糸板、又は紡糸口金に連結されている。多成分不織ウェブを製造する例示的な方法及び装置は、Uedaらに付与された米国特許第3,425,091号、Pageに付与された米国特許第3,981,650号、Terakawaらに付与された米国特許第5,601,851号、Cookに付与された米国特許第5,989,004号、Hillsに付与された米国特許第5,344,297号及びPikeらに付与された米国特許第5,382,400号に記載されている。
【0025】
本発明の繊維及び/又は布は、多成分繊維を形成するために変更された従来の溶融処理設備を使用して作ることができる。例示的な繊維形成工程には、限定されないが、メルトブローン工程及びスパンボンド工程が含まれる。繊維は、実質的に長繊維又は短繊維、即ちステープル繊維とすることができる。具体的な実施例として、本発明の繊維及び布は、メルトブローン繊維の設備を使用して作ることができる。従って、多成分メルトブローン繊維不織ウェブは、例えば、Butinらに付与された米国特許第3,849,241号、Dodgeらに付与された米国特許第5,160,746号、Lauに付与された米国特許第4,526,733号、Haynesらに付与された米国特許第5,652,048号、Fittsらに付与された米国特許第5,366,793号、及びV.Wente、E.Boone及びC.Fluhartyによる「Munufacture of Superfine Organic Fibers」と題するNaval Research Laboratory Report No.4364に記載されているメルトブローン工程によって作ることができ、前述の引用文献の全内容は、引用により本明細書に組み込まれる。従来のメルトブローン装置を使用する場合、一次空気又は減衰空気は、個々の重合体成分を含む各ポリマーの融点を超える温度を有することが多い。しかしながら、一次空気又は減衰空気は、任意選択的に、押し出されたポリマーのうちの1つ又はそれ以上のポリマーの融点以下の温度を有することができる。冷気を利用してメルトブローン繊維ウェブを形成するのに好適な装置及び方法に関する詳細な説明が、Haynesらによって1997年12月19日に提出された米国特許出願番号第08/994,373号に記載されており、その全内容は、引用により本明細書に組み込まれる。更に、上述のように、多成分スパンボンド繊維不織ウェブは、従来の溶融紡糸設備を使用して同様に作ることができる。この点に関し、実施例のみであるが、スパンボンド繊維不織ウェブ及びその製造方法が、Appelらに付与された米国特許第4,340,563号、Dorschnerらに付与された米国特許第3,692,618号、Matsukiらに付与された米国特許第3,802,817号、Harmanに付与された米国特許第3,502,763号、Doboらに付与された米国特許第3,542,615号、及びPikeらに付与された米国特許第5,382,400号に記載されており、それらの全内容は、引用により本明細書に組み込まれる。
【0026】
1つ又はそれ以上の成分内に含まれる具体的な活性剤又は複数の活性剤は、繊維に特定の表面特性を付与又は改良して、それから作られる布の特性を変更するように所望の選択を行うことができる。限定ではないが、吸収性、湿潤性、帯電防止特性、抗菌特性、抗真菌特性、撥液性(例えばアルコール又は水)等を含む様々な表面特性を付与又は改良するために、これまで種々の活性剤又は化合物が利用されてきている。特定の布の湿潤性又は吸収性に関しては、多くの布は、特定の液体に対してのみ本質的に良好な親和特性又は吸収特性を示す。例えば、ポリオレフィン不織ウェブは、従来、油又は炭化水素液を吸収するために使用されてきた。この点に関し、ポリオレフィン不織拭き材は、本質的に親油性及び疎水性である。従って、ポリオレフィン不織布は、水又は水溶液或いは乳剤に対する良好な湿潤特性又は吸収特性を付与するために特定の方法で処理する必要がある。一実施例として、繊維に対して改良された湿潤性を付与するために、1つの区分内で溶融処理可能である例示的な湿潤剤には、限定ではないが、エトキシル化シリコン界面活性剤、エトキシル化炭化水素界面活性剤、エトキシル化フッ化炭素界面活性剤等が含まれる。更に、より親水性の溶融処理された熱可塑性繊維を作るのに役立つ例示的な化学的性質が、Weberらに付与された米国特許第3,973,068号及び第4,070,218号、及びNohrらに付与された米国特許第5,696,191号に記載されており、前述の引用文献の全内容は、引用により本明細書に組み込まれる。
【0027】
別の態様において、特定の液体に対する繊維の障壁特性又は撥特性を向上させるのが望ましいことが多い。具体的な実施例として、感染予防製品及び医療用衣服において、水及びアルコール双方に対して良好な障壁特性又は撥特性を有する布を提供するのが好ましいことが多い。この点に関し、より良くアルコールをはじく熱可塑性繊維のこの機能は、押し出し前に所望の撥性を有する化合物を熱可塑性ポリマー樹脂と混合し、次いで該混合物を溶融処理して1つ又はそれ以上の区分に分けることにより付与することができる。活性剤は重合体成分の表面に移動し、それにより重合体成分の表面特性を変更する。更に、かなりのレベルの活性剤を含む繊維の外表面上に露出した成分間の距離又は間隙は、活性剤が十分に小さいので、実質的に、繊維全体の機能特性を変更でき、それにより所望の特性を有する布を得ることができると考えられる。溶融押し出し工程で使用するのに好適なアルコール撥性を向上させる化学組成物には、限定ではないが、フルオロケミカルが含まれる。例示的な溶融処理可能な撥液剤には、ZONYLフルオロケミカルの商標名でDuPontから入手可能なもの、及びFX−1801の商品名で3Mから入手可能なものを含む。熱可塑性繊維にアルコール撥性を付与するのに好適な様々な活性剤は、Pottsらに付与された米国特許第5,145,727号、Duchesneらに付与された米国特許第4,855,360号、Johnsonらに付与された米国特許第4,863,983号、Fizgeraldらに付与された米国特許第5,798,402号、米国特許第5,459,188号及び米国特許第5,025,052号に記載されおり、前述の引用文献の全内容は、引用により本明細書に組み込まれる。アルコール撥性に加えて、化学組成物は、他の表面張力の低い液体に対する撥性又は障壁特性を同様に改良するために使用することができる。
【0028】
活性剤は、多成分繊維全体の約5%よりも少ない量を含むのが好ましく、多成分繊維全体の約0.1%と約3%の間の量を含むのがより好ましく、多成分繊維全体の約0.2%と約2%の間の量を含むのが更により好ましい。活性剤を1つ又はそれ以上の成分内で処理する際、活性剤及びポリマーは混合体で押し出され、該混合体において、活性剤が重量比で押し出し品の約0.1%〜約5%の量を含むのが好ましく、押し出し品の約0.2%〜約1%の量を含むのが又更に好ましい。別の態様において、多成分繊維が、重量比で0.8%よりも少ない撥液剤を含み、更により好ましくは、約0.6%又はそれよりも少ない撥液剤を含む、良好なアルコール撥性を有する布を提供することができる。
【0029】
互換性を有し実質的に特定の活性剤の性能を低下させない付加的材料を、任意選択的に1つ又はそれ以上の重合体成分に添加し、共に押し出すことができる。一実施例として、多成分繊維の1つ又はそれ以上の個々の成分は、任意選択的に追加の界面活性剤、染料、安定剤、顔料、芳香剤等を含むことができる。
【0030】
本発明の布は、約7g/m2〜約340g/m2の坪量を有するのが好ましく、約14g/m2〜約68g/m2の坪量を有するのが更に好ましい。別の態様において、布は、少なくとも30のアルコール撥性度を有することができ、少なくとも約50のアルコール撥性度を有するのが好ましく、少なくとも約65のアルコール撥性度を有するのが更により好ましい。具体的な実施例として、約14g/m2〜約50g/m2の坪量及び50を超えるアルコール撥性度を有する多成分メルトブローン布を提供することができる。
【0031】
本発明の布は、単独又は多層構造体の一部として使用することができる。一実施例として図4を参照すると、例えばスパンボンド繊維の不織ウェブ等のような、シート様の層又は布24に積層された多成分メルトブローン繊維ウェブ22を含む多層不織ラミネート20が提供されている。具体的態様において、図4を参照すると、多層ラミネートは、例えば、第1のスパンボンド繊維ウェブ24と第2のスパンボンド繊維ウェブ26との間に多成分メルトブローン繊維22の中間層を配置してスパンボンド/メルトブローン/スパンボンド(SMS)不織ウェブ・ラミネートを形成するような、3層ラミネート20を含むことができる。この点に関し、個々の層は、例えば、熱、超音波及び/又は接着剤により各層を結合するような、当技術分野において既知の1つ又はそれ以上の手段により相互に付着することができる。一実施例として、個々の層は、例えば、ポイント結合によるように、パターン結合することができる。此処で使用する「ポイント結合」は、例えば、図4に描かれている結合ポイント28のような、多数の小さな分散した結合ポイントでの布の1つ又はそれ以上の層の結合を意味する。具体的な実施例として、一般に熱ポイント結合は、例えば彫刻ロール又はパターンロールと第2のロールとの間等の、加熱ロール間に、結合される1つ又はそれ以上の層を通すことを含む。この彫刻ロールは、布がその表面全体にわたって結合されないような特定の方法でパターン形成されており、該第2のロールは、平坦又はパターン形成付きの何れとすることもできる。その結果、機能に加えて美的上の理由から、様々な彫刻ロール用パターンが開発されてきた。多層ラミネートは、結合領域が布表面積の50%よりも少ない面積を含むようにパターン結合されるのが好ましく、結合領域が、布表面積の約5%〜約30%の間の面積を含むのが更により好ましい。本発明と共に使用するのに好適な例示的な結合パターン及び/又は結合工程は、限定されないが、Bornslaegerに付与された米国特許第4,374,888号、Hansenらに付与された米国特許第3,855,046号、Bourneらに付与された米国特許第5,635,134号及びPCT出願番号US94/03412(公開番号WO95/09261)等に記載されているものを含む。
【0032】
本発明の布は、限定されないが、医療用布、パーソナルケア製品、保護用布、吸収材、拭き材等として、又はそれらへの使用を含む様々な最終使用及び用途での使用に好適である。この点に関し、本発明の布は、詳細には手術用ガウン、手術用ドレープ、防水シート、及び他の液体障壁布で使用するのに特に好適である。
【0033】
試験
アルコール撥性度:アルコール撥性度は、数滴のイソプロピルアルコール(IPA)/水溶液を布表面に置くことにより測定することができる。該溶液は、水中におけるIPA容積比で5%増加単位の、20%〜100%のIPAを含むことができる。溶液中のIPAレベルが増加するにつれて表面張力は低下する。従って、高いIPAレベルを有する溶液は、撥性であることがより困難である。各溶液の8滴ずつが布の機械横方向に平行に置かれ、5分後に撥性度が得られる。該撥性度は、布の裏面を観察することにより、布内に引き込まれず、通過しない最大%のIPAを有する溶液である。8滴のうちの1滴が浸透する場合、布は特定のIPAレベルを失ったとみなされる。
【0034】
実施例
以下の実施例で引用されている材料は、メルトブローン工程を用いて作られた。単成分繊維及び多成分繊維は、双方とも中実円形断面を有している。多成分繊維に関しては、重合体成分は溶融され、それぞれの溶融ポリマー流は、ダイ毛管入口の直前まで、ダイ装置を通して別々の方向に向けられた。溶融ポリマー流は、ダイ内に導かれて、図1に描かれているものと同様のA/B/A断面配列を有する繊維を形成したが、ここでB成分は、容積比で繊維断面のほぼ50%を含んでいた。溶融温度は282℃であり、一次吸引空気もまた282℃であった。アルコール撥性を付与するための活性剤は、溶融処理前に樹脂と予め混合された。本明細書中以下に記載するデータのために、アルコール撥性度試験は、10%増分単位(20%、30%、40%等)のみを使用して実施された。
【0035】
実施例1:約17g/m2の坪量及び3〜5ミクロンの平均繊維直径を有する、多成分繊維メルトブローン不織ウェブが形成された。A成分は、重量比で1%のアルコール撥性剤(商品名FX−1801で3Mから入手可能なフルオロケミカル)、8.3%のポリブチレン(Montellから入手可能なDP−8911)、及び90.7%のポリプロピレン(Exxon Chemical Companyから入手可能な3746G)の混合物を含んでいた。B成分は、約15%のポリブチレン(Montellから入手可能なDP−8911)及び約85%のポリプロピレン(Exxon Chemical Companyから入手可能な3746G)を含んでいた。
【0036】
実施例2:17g/m2の坪量及び3−5ミクロンの平均繊維直径を有する、多成分繊維メルトブローン不織ウェブが形成された。A成分は、重量比で1%のアルコール撥性剤(商品名FX−1801で3Mから入手可能なフルオロケミカル)、2.1%の顔料、8.3%のポリブチレン(Montellから入手可能なDP−8911)、及び88.6%のポリプロピレン(Exxon Chemical Companyから入手可能な3746G)の混合物を含んでいた。成分Bは、重量比で0.5%のフルオロケミカル(3Mから入手可能なFX−1801)、2.1%の顔料、8.3%のポリブチレン(Montellから入手可能なDP−8911)及び89.1%のポリプロピレン(Exxon Chemical Companyから入手可能な3746G)を含んでいた。
【0037】
実施例3:17g/m2の坪量及び3−5ミクロンの平均繊維直径を有する、多成分繊維メルトブローン不織ウェブが形成された。A成分は、重量比で1%のアルコール撥性剤(商品名FX−1801で3Mから入手可能なフルオロケミカル)、2.1%の顔料、8.3%のポリブチレン(Montellから入手可能なDP−8911)、及び88.6%のポリプロピレン(Exxon Chemical Companyから入手可能な3746G)の混合物を含んでいた。成分Bは、重量比で0.25%のフルオロケミカル(3Mから入手可能なFX−1801)、2.1%の顔料、8.3%のポリブチレン(Montellから入手可能なDP−8911)及び89.3%のポリプロピレン(Exxon Chemical Companyから入手可能な3746G)を含んでいた。
【0038】
実施例4:17g/m2の坪量及び3−5ミクロンの平均繊維直径を有する、多成分繊維メルトブローン不織ウェブが形成された。A成分は、重量比で1%のアルコール撥性剤(商品名FX−1801で3Mから入手可能なフルオロケミカル)、2.1%の顔料、8.3%のポリブチレン(Montellから入手可能なDP−8911)、及び88.6%のポリプロピレン(Exxon Chemical Companyから入手可能な3746G)の混合物を含んでいた。成分Bは、2.1%の顔料、8.3%のポリブチレン(Montellから入手可能なDP−8911)及び89.6%のポリプロピレン(Exxon Chemical Companyから入手可能な3746G)を含んでいた。
【0039】
比較実施例1:17g/m2の坪量及び3−5ミクロンの平均繊維直径を有する、単成分繊維メルトブローン不織ウェブが形成された。該繊維は、2.1%の顔料、7.9%のポリブチレン(Montellから入手可能なDP−8911)及び90%のポリプロピレン(Exxon Chemical Companyから入手可能な3746G)を含んでいた。
【0040】
比較実施例2:17g/m2の坪量及び3−5ミクロンの平均繊維直径を有する、単成分繊維メルトブローン不織ウェブが形成された。該繊維は、重量比で1%のアルコール撥性剤(商品名FX−1801で3Mから入手可能なフルオロケミカル)、2.1%の顔料、7.9%のポリブチレン(Montellから入手可能なDP−8911)及び89%のポリプロピレン(Exxon Chemical Companyから入手可能な3746G)を含んでいた。
【0041】
前述の実施例で記載された不織ウェブが評価され、その結果を表1に示す。
【表1】
【0042】
上に示す実施例は、繊維の外表面上に露出した全成分内に、殆んど又は全く活性剤を有しないにもかかわらず、優れた撥液性を提供する低レベルの活性剤を有する布を得ることができることを示している。更に、アルコール撥性度は、繊維の外表面を形成する全ての成分内に分配された活性剤を有する繊維を含む布と比較可能である。
【0043】
種々の特許及び他の引用材料が、引用により本明細書に組み込まれてきたが、引用した材料と記載された明細書との間に不一致が存在する場合、その範囲内でそれがいかなるものであっても、記載された明細書が支配するものとする。更に、本発明をその具体的な実施形態に関して詳細に説明してきたが、本発明の技術的思想及び範囲から逸脱することなく、様々な変更、修正、及び他の変形が成され得ることは当業者には明らかであろう。従って、全てのそのような変更、修正、及び、他の変形は、添付の特許請求の範囲により包含されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明と共に使用するのに適した、縞状配列の重合体成分A及びBを有する多成分繊維の断面を示す図である。
【図2】
本発明と共に使用するのに適した、楔形配列のポリマー成分A及びBを有する多成分繊維の断面を示す図である。
【図3】
本発明と共に使用するのに適した、複数の楔様成分が放射状に延びるアームを有する中央の成分により分離された配列のポリマー成分A及びBを有する多成分繊維の断面を示す図である。
【図4】
多成分繊維を含むメルトブローン繊維ウェブを組み込んだ多層不織ラミネートの一部を剥がした図である。[0001]
(Technical field)
The present invention relates to fabrics having modified surface properties, and more particularly, to fabrics having improved liquid barrier and / or liquid repellency properties.
[0002]
(Background technology)
It is known in the art that the physical properties of fabrics can be modified by applying one or more chemical compositions to them. As some examples, fabrics have heretofore been modified to improve and / or impart properties such as strength, wettability, absorbency, antistatic (electrostatic decay), flame retardancy, alcohol repellency, etc. to the fabric. Has been treated with various chemical compositions. Generally, the chemical composition is applied in such a way as to modify the surface properties of the fibers that make up the fabric. In this regard, it is often preferred that the chemical composition be applied throughout the thickness of the fabric. By applying the chemical composition in such a manner, the desired physical properties can be imparted throughout the fabric as well as the outer portions. This can significantly increase the desired properties of the treated fabric and / or improve the efficiency of the treatment. However, it is difficult to apply the local treatment agent uniformly over the entire thickness of the thick and / or fine fiber base material. Existing methods of applying chemical compositions locally do not often provide a method for applying the composition evenly across the thickness of the fabric in an efficient and economical manner.
[0003]
As an example, conventionally, the activator has been applied to a fabric by applying the chemical composition to one surface of the fabric and then applying vacuum from the opposite surface of the fabric. The suction of the vacuum is intended to draw the active agent into the fabric and help treat the fibers inside the fabric. By way of example only, topical coating of fiber surfaces with a chemical composition is described in U.S. Pat. No. 4,266,976 to Gegorian et al. And U.S. Pat. No. 954. Another method of treating the fabric with an activator is to completely impregnate the sheet. One such method is the "dip and squeeze" method, in which the fabric is first completely immersed in a solution of the activator, and then the fabric is "squeezed" to remove excess activator. That is, it is passed through a pair of compression rollers that serve to compress. This and other similar processes are generally described in EP 0 472 942. However, such processes can result in undesirable amounts of waste because significant amounts of the chemical composition are often removed from the fabric. Further, for dense and / or thicker fabrics, such processes often cannot produce a uniformly treated web, and reduce the desirable physical properties of the fabric. there is a possibility. Still further, such a process facilitates the transfer of the chemical composition to the adjacent surface, along with many chemical compositions, on the outer surface of the fabric, leaving an excess amount of treating agent that can give the fabric an oily feel. There is a possibility. This is highly undesirable for fabrics that will be touched and / or utilized in articles proximate human skin. Still further, such uneven processing may require the use of higher levels of activator to achieve the desired physical properties.
[0004]
In addition to topical treatment of fibers, surfactants and other activators have been included in the polymer being melt processed. By way of example only, U.S. Patent Nos. 3,973,068 and 4,070,218 to Weber disclose mixing a surfactant with a polymer and then dissolving the mixture to provide the desired fabric. Are taught. The fabric is then treated to push the surfactant to the surface of the fiber. This is often done by heating the web on a series of heated rolls, often referred to as "blooming". As a further example, U.S. Pat. No. 4,578,414 to Sawyer et al. Describes wettable olefin polymer fibers formed from a composition comprising a polyolefin and one or more surfactants. I have. The surfactant is said to bloom to the fiber surface, where at least one of the surfactants remains partially embedded within the polymer matrix. In this regard, wetting performance can be better controlled by the composition and concentration of the additive package. Still further, U.S. Pat. No. 4,923,914 to Nohr et al. Discloses that fibers treated by melt extrusion have different and increased concentrations of additives from the center of the fiber or film to its surface. Or teach a surface separable and melt extrudable thermoplastic composition suitable for forming a film. This different and increased concentration gives the fiber surface the desired properties, for example hydrophilicity. As a specific example in the Nohr patent, a polyolefin fiber nonwoven web having improved wettability utilizing various polysiloxanes is provided.
[0005]
Various methods for improving or modifying the surface properties of polymer fibers are known in the art, but provide fabrics with desired physical properties that can be more efficiently and / or economically manufactured. There is a continuing need for that. This is particularly relevant where the product is intended to be used or used in disposable articles such as, for example, wipes, absorbents, medical cloths, personal care products, and the like.
[0006]
(Disclosure of the Invention)
At least one component A disposed in substantially discrete areas across the cross-section of the fiber and extending substantially continuously in the longitudinal direction of the fiber, each having an exposed portion forming an outer surface of the multicomponent fiber The foregoing needs are met and / or the disadvantages of the prior art are overcome by the nonwoven fabric of the present invention comprising a web of multicomponent thermoplastic polymer fibers having at least one component B. The exposed portion of component A comprises at least about 25% of the peripheral surface of the fiber. In addition, component A comprises a thermoplastic polymer and an activator, with the activator on exposed portions thereof. Component B comprises a thermoplastic polymer and comprises 100% to 50% less activator by weight than Component A.
[0007]
In particular embodiments, component A comprises at least about 50% of the outer surface of the multicomponent fiber. As one example of a suitable cross-sectional arrangement, component A can include at least two separate components separated by one or more B components. In another aspect, the multicomponent fibers preferably have an average fiber diameter of less than about 25 microns, and more preferably have an average fiber diameter of less than about 10 microns. By way of example, the activator may include a wetting agent or a liquid repellent. Further, it is desirable that none of the single or continuous exposed portions of Component B constitute more than about 35% of the peripheral surface of the multicomponent fiber. In another aspect, component B preferably comprises at least about 45% by volume of the fiber cross-section. Further, a nonwoven fabric having good liquid barrier and / or liquid repellency properties can be provided wherein the activator comprises a liquid repellent and the multicomponent fibers have an average denier less than about 1. Further, the activator may comprise less than 0.75% of the multicomponent fibers by weight, and the nonwoven web has a weight of about 50 g / m2It may have a smaller basis weight. Despite having a relatively low basis weight, a nonwoven fabric having an alcohol repellency of 50 or more can be provided.
[0008]
Definition
The word "comprising", used in the claims and herein, can be interpreted in a comprehensive or broad sense, and does not exclude the addition of unlisted elements, components, or method steps. Thus, the term "comprising" encompasses the more restrictive terms "consisting essentially of" and "consisting of."
[0009]
All percentages, ratios and ratios used herein are by weight unless otherwise specified.
[0010]
As used herein, the term "activator" refers to any compound or chemical composition that imparts or improves at least one physical or functional property on the fiber surface.
[0011]
As used herein, the term "wetting agent" refers to any compound or chemical composition that has the property of exhibiting increased hydrophilicity on a fiber surface, such as by reducing the contact angle of an aqueous liquid in contact with the fiber surface.
[0012]
As used herein, the term "lyophobic agent" refers to any property of a fiber surface that exhibits increased barrier or lyophobic properties to a particular liquid, such as by increasing the contact angle for a particular liquid in contact with the fiber surface. Or a chemical composition of
[0013]
As used herein, the term "fabric" refers to a material comprising a network fiber, including, but not limited to, woven or knitted materials, tufted or tufted-like materials, nonwoven webs, and the like.
[0014]
As used herein, the term "non-woven" fabric or web refers to a web having a structure of individual fibers or yarns that are superposed in layers but are not in an identifiable manner as in a knitted or woven fabric. . Nonwovens or webs are formed in a number of processes, such as, for example, melt blown processes, spunbond processes, hydraulic entanglement processes, air deposition processes, and bonded carded web processes.
[0015]
"Polymer" as used herein generally includes, but is not limited to, homopolymers and copolymers, such as block, graft, random, and alternating copolymers, terpolymers and the like, and mixtures and modifications thereof. Further, unless otherwise specifically limited, the term "polymer" includes all possible geometric or spatial arrangements of the molecule. These configurations include, but are not limited to, isotactic, syndiotactic and random symmetries.
[0016]
As used herein, the term "medical cloth" refers to surgical gowns and drapes, face masks, buffan caps, surgical caps and hoods, shoe covers, slippers, wound dressings, bandages, sterile wraps, wipes, and lab coats. , Coveralls, aprons, clothing such as jackets, and medical items such as patient bedding.
[0017]
The term "personal care product" as used herein refers to personal hygiene items such as wipes, diapers, training pants, absorbent underpants, adult incontinence products, feminine hygiene products and the like.
[0018]
The term "protective cover" as used herein means vehicle covers, outdoor equipment and furniture covers, garden and garden equipment covers, floor covers, tablecloths, tents, tarpaulins, and the like.
[0019]
(Best Mode for Carrying Out the Invention)
The fabric of the present invention comprises an integrated layer of multi-component fibers, having at least two components, wherein the surface properties of the fibers have been modified by an activator predominantly located within less than all of the components. Including sheet. The term "multi-component" refers to a fiber formed from at least two polymer streams and extruded to form a single fiber. The individual components of the multicomponent fiber are arranged in discrete areas in the cross section of the fiber and extend substantially continuously in the longitudinal direction of the fiber. The cross-sectional array of multicomponent fibers has at least two distinct components that include a portion of the outer surface of the fiber. The multicomponent fibers preferably have three, four or more exposed sections that form the outer surface of the fiber. As mentioned above, each section of the individual polymer components collectively forms the outer surface of the multicomponent fiber. The multicomponent fiber includes at least a first and a second component, the second component including significantly less active agent than the first component. Preferably, the second component comprises at least about 50% (by weight) less activator than the first component, more preferably at least about 75% less activator than the first component. , About 95% less active agent than the first component. In another aspect, the second component can have 100% less, ie, zero weight percent, of the active agent therein than the first component.
[0020]
Referring to FIG. 1 as a specific example, the individual components of the fiber are striped parallel, where the individual components A and B are adjacent to each other and each component occupies at least a portion of the periphery or outer surface of the fiber. Can be arranged in an array. Referring to FIG. 2 as another example, a wedge or "pie" arrangement including alternating wedge sections A and B is also suitable for use with the present invention. Referring to FIG. 3 as yet another example, the plurality of components A may be separated by a central B component having radially extending arms or protrusions. If only two polymer compositions are used to form the individual components of the multicomponent fiber, the respective polymer components A and B should be present in a proportion (volume ratio) of about 90/10 to about 10/90. With a range between about 75/25 and about 25/75 being preferred. A ratio of approximately 50/50 is often particularly preferred, but the specific ratio employed can be varied as needed.
[0021]
Further, the individual components of the multicomponent fiber may be such that, in the cross-section of the fiber, the amount of active agent therein is low or the component having no active agent therein comprises only about 70% of the perimeter or outer surface of the fiber. Are located in Preferably, the component containing the higher amount of active agent comprises more than 30% of the outer surface of the fiber, more preferably at least about 50% of the outer surface of the fiber, and from about 55% to about 55% of the outer surface of the fiber. More preferably between about 85%. In addition, for fabrics having improved barrier and / or liquid repellency properties, the exposed portion of the component with low or no active agent inside may have about 35% of the outer surface of the fiber. Preferably, it does not form more single or continuous sections, and even more preferably, does not form single or continuous exposed sections that extend beyond about 25% of the outer surface of the fiber. Referring to the striped cross-sectional arrangement depicted in FIG. 1 as a specific example, component B may include approximately 50% fiber by weight, and the two separate exposed portions are each It may comprise approximately 10-15% of the outer surface of the component fibers. Referring to FIG. 2 as another example, the exposed sections of the B component can collectively include approximately 50% of the outer surface of the multicomponent fiber, while each of the exposed sections or portions is outside the fiber. It contains only about 12.5% of the surface.
[0022]
Preferably, the fibers are less than about 4 denier (g / 9000 meters), more preferably less than about 1 denier, and even more preferably less than about 0.5 denier. In another embodiment, the fibers can have an average cross-sectional diameter of less than about 25 microns, and preferably have an average cross-sectional diameter of between about 0.5 microns and about 10 microns, and between about 1 and about 5 microns. Even more preferred is between. The average fiber size used here is measured using the largest dimension in the fiber cross section. Although the fibers are generally manufactured as solid, circular structures, the multicomponent fibers of the present invention can be prepared using, for example, hollow fibers, multilobal fibers, or flat (eg, ribbon-shaped) fibers, and the like. It will be appreciated that various fiber shapes other than solid circular fibers can be provided.
[0023]
The fiber-forming components can include one or more melt-processable polymers. The individual components can include the same polymer, similar and / or different polymers. However, at least two of the individual components are distinguishable in that each has a distinguishable amount of the active agent selected therein. The polymer component of the multicomponent fiber includes, but is not limited to, polyolefins (eg, polypropylene and polyethylene), polycondensates (eg, polyamide, polyester, polycarbonate and polyarylate), polyols, polydienes, polyurethanes, polyethers, polyacrylates, It is preferably selected from thermoplastic polymers including polyacetals, polyimides, cellulose esters, polystyrene and the like. As specific examples, the polymer component is polyethylene, polypropylene, poly (1-butene), poly (2-butene), poly (1-pentene), poly (2-pentene), poly (1-methyl). -1-pentene), poly (3-methyl-1-pentene), poly (4-methyl-1-pentene), and the like. Furthermore, mixtures and / or copolymers of the aforementioned polymers are likewise suitable for use with one or more multicomponent fibers. The individual components or sections that make up the multicomponent fiber can include the same polymer or different polymers. By way of example only, desirable polymer segment combinations may include polyolefin / polyamide, polyolefin / polyester, polyolefin / polyolefin, and the like. More specifically, examples of suitable polymer component combinations include, but are not limited to, polypropylene / polyethylene, polypropylene / polypropylene, polyethylene / nylon, polyethylene / polyester, and the like. Referring to FIGS. 1 and 2 for specific examples, component A can include a mixture of a propylene polymer and an activator, and component B can include a propylene polymer. As another specific example, component A can include an activator and a mixture of polypropylene and polybutylene, and component B can include polypropylene. Still further, component A can include an activator and polypropylene, and component B can include a mixture of polypropylene and polybutylene. Exemplary blends of polypropylene and polybutylene include, but are not limited to, those described in U.S. Patent Nos. 5,204,174 and 5,482,765.
[0024]
The fibers that make up the fabric can be manufactured by various melt processing techniques. Generally, multicomponent fibers direct two or more molten polymer streams simultaneously, immediately before or immediately after extruding the polymer from a die or other extrusion device, such that the polymer streams merge to form a single filament. It can be made by doing Preferably, the polymer is fed to the die via a separate conduit and kept separate until just before extrusion. In another aspect, a divider can be used to maintain separation of the polymer stream until the polymer reaches the die capillaries. In addition, multicomponent fibers can be made using a spin pack assembly. Generally speaking, a spin pack assembly comprises a housing and a superimposed plurality of pattern openings arranged to create flow paths for separately orienting polymer components A and B through the spin pack assembly. Distribution plate. The distribution plate is connected to a spinning plate, or spinneret, which often has a plurality of openings arranged in one or more rows. Exemplary methods and apparatus for making multicomponent nonwoven webs are described in U.S. Pat. No. 3,425,091 to Ueda et al., U.S. Pat. No. 3,981,650 to Page, Terakawa et al. U.S. Patent No. 5,601,851 to Cook, U.S. Patent No. 5,989,004 to Cook, U.S. Patent No. 5,344,297 to Hills, and U.S. Patent to Pike et al. No. 5,382,400.
[0025]
The fibers and / or fabrics of the present invention can be made using conventional melt processing equipment that has been modified to form multicomponent fibers. Exemplary fiber forming steps include, but are not limited to, a melt blown step and a spunbond step. The fibers can be substantially long fibers or short fibers, ie, staple fibers. As a specific example, the fibers and fabrics of the present invention can be made using meltblown fiber equipment. Thus, multi-component meltblown fiber nonwoven webs are described, for example, in U.S. Pat. No. 3,849,241 to Butin et al., U.S. Pat. No. 5,160,746 to Dodge et al., Lau. U.S. Patent No. 4,526,733; U.S. Patent No. 5,652,048 to Haynes et al., U.S. Patent No. 5,366,793 to Fitts et al. Wante, E.L. Boone and C.I. Fluharty, Naval Research Laboratory Report No. entitled "Munfactory of Superfine Organic Fibers". No. 4364, the entire content of which is incorporated herein by reference. When using conventional meltblown equipment, the primary or damped air often has a temperature above the melting point of each polymer, including the individual polymer components. However, the primary or damped air can optionally have a temperature below the melting point of one or more of the extruded polymers. A detailed description of an apparatus and method suitable for forming a meltblown fibrous web utilizing cold air is provided in US Patent Application Serial No. 08 / 994,373, filed December 19, 1997 by Haynes et al. And the entire contents of which are incorporated herein by reference. Further, as described above, multi-component spunbond fiber nonwoven webs can be similarly made using conventional melt spinning equipment. In this regard, and by way of example only, spunbond fiber nonwoven webs and methods for making the same are disclosed in U.S. Pat. No. 4,340,563 to Appel et al., And U.S. Pat. No. 692,618; U.S. Pat. No. 3,802,817 to Matsuki et al .; U.S. Pat. No. 3,502,763 to Harman; U.S. Pat. No. 3,542,615 to Dobo et al. And U.S. Patent No. 5,382,400 to Pike et al., The entire contents of which are incorporated herein by reference.
[0026]
The particular activator or activators contained within one or more components may be any desired choice to impart or improve specific surface properties to the fibers and alter the properties of the fabric made therefrom. It can be performed. To impart or improve various surface properties including, but not limited to, absorbency, wettability, antistatic properties, antibacterial properties, antifungal properties, liquid repellency (eg, alcohol or water), etc. Activators or compounds have been utilized. Regarding the wettability or absorbency of a particular fabric, many fabrics exhibit essentially good affinity or absorption properties only for certain liquids. For example, polyolefin nonwoven webs have traditionally been used to absorb oil or hydrocarbon liquids. In this regard, polyolefin nonwoven wipes are inherently lipophilic and hydrophobic. Therefore, polyolefin nonwovens need to be treated in a particular way to impart good wetting or absorbing properties to water or aqueous solutions or emulsions. As an example, exemplary wetting agents that can be melt processed in a section to impart improved wetting to fibers include, but are not limited to, ethoxylated silicon surfactants, Ethoxylated hydrocarbon surfactants, ethoxylated fluorocarbon surfactants and the like are included. In addition, exemplary chemistries useful for making more hydrophilic melt-processed thermoplastic fibers are disclosed in U.S. Patent Nos. 3,973,068 and 4,070,218 to Weber et al. And U.S. Patent No. 5,696,191 to Nohr et al., The entire contents of the above-cited references are incorporated herein by reference.
[0027]
In another aspect, it is often desirable to improve the fiber's barrier or repellency to a particular liquid. As a specific example, it is often desirable to provide a fabric that has good barrier or repellency properties to both water and alcohol in infection control products and medical garments. In this regard, the function of thermoplastic fibers to better repel alcohol is to mix a compound having the desired repellency with the thermoplastic polymer resin prior to extrusion and then melt treat the mixture to form one or more It can be given by dividing into sections. The activator migrates to the surface of the polymer component, thereby changing the surface properties of the polymer component. Further, the distance or gap between the components exposed on the outer surface of the fiber containing significant levels of the active agent can substantially alter the functional properties of the entire fiber because the active agent is sufficiently small to thereby reduce the desired properties. It is believed that a cloth having the following characteristics can be obtained. Alcohol repellency enhancing chemical compositions suitable for use in the melt extrusion process include, but are not limited to, fluorochemicals. Exemplary melt processable liquid repellents include those available from DuPont under the ZONYL Fluorochemical trade name and those available from 3M under the trade name FX-1801. Various activators suitable for imparting alcohol repellency to thermoplastic fibers are described in US Pat. No. 5,145,727 to Potts et al. And US Pat. No. 4,855,360 to Duchesne et al. U.S. Pat. No. 4,863,983 to Johnson et al., U.S. Pat. No. 5,798,402, U.S. Pat. No. 5,459,188 and U.S. Pat. No. 5,025 to Fizzgerald et al. No., 052, the entire contents of the aforementioned cited references are incorporated herein by reference. In addition to alcohol repellency, the chemical composition can be used to similarly improve the repellency or barrier properties to other low surface tension liquids.
[0028]
Preferably, the activator comprises less than about 5% of the total multicomponent fiber, more preferably between about 0.1% and about 3% of the total multicomponent fiber. Even more preferably, it comprises between about 0.2% and about 2% of the total. When treating the activator in one or more components, the activator and polymer are extruded in a mixture wherein the activator is present in a weight ratio of about 0.1% to about 5% of the extrudate. Preferably, it comprises from about 0.2% to about 1% of the extrudate. In another aspect, good alcohol repellency, wherein the multicomponent fiber comprises less than 0.8% liquid repellent by weight, and even more preferably comprises about 0.6% or less liquid repellent. Can be provided.
[0029]
Additional materials that are compatible and do not substantially degrade the performance of the particular active agent can optionally be added to one or more of the polymer components and extruded together. As an example, one or more individual components of the multicomponent fiber can optionally include additional surfactants, dyes, stabilizers, pigments, fragrances, and the like.
[0030]
The fabric of the present invention is about 7 g / m2~ About 340g / m2Of about 14 g / m2~ About 68g / m2More preferably, the basis weight is In another aspect, the fabric can have an alcohol repellency of at least 30, preferably has an alcohol repellency of at least about 50, and even more preferably has an alcohol repellency of at least about 65. . As a specific example, about 14 g / m2~ About 50g / m2And a multi-component meltblown cloth having an alcohol repellency of more than 50.
[0031]
The fabric of the present invention can be used alone or as part of a multilayer structure. Referring to FIG. 4 as an example, a multi-layer nonwoven laminate 20 is provided that includes a multi-component meltblown fibrous web 22 laminated to a sheet-like layer or fabric 24, such as, for example, a nonwoven web of spunbond fibers. ing. In a specific embodiment, referring to FIG. 4, the multi-layer laminate comprises, for example, an intermediate layer of multicomponent meltblown fibers 22 disposed between a first spunbond fiber web 24 and a second spunbond fiber web 26. A three layer laminate 20 may be included, such as to form a spunbond / meltblown / spunbond (SMS) nonwoven web laminate. In this regard, the individual layers can be attached to one another by one or more means known in the art, such as by bonding the layers with heat, ultrasound, and / or an adhesive. As an example, the individual layers can be pattern bonded, for example, by point bonding. As used herein, "point bond" refers to the bonding of one or more layers of a fabric at a number of small, discrete bonding points, such as bonding point 28 depicted in FIG. As a specific example, generally, hot point bonding involves passing one or more layers to be bonded between heated rolls, for example, between an engraving or pattern roll and a second roll. . The engraved roll is patterned in a particular way so that the fabric is not bonded over its entire surface, and the second roll can be either flat or patterned. As a result, various engraving roll patterns have been developed for aesthetic reasons in addition to function. The multi-layer laminate is preferably pattern bonded such that the bonding area includes less than 50% of the fabric surface area, and the bonding area includes an area between about 5% to about 30% of the fabric surface area. Even more preferred. Exemplary bonding patterns and / or bonding steps suitable for use with the present invention include, but are not limited to, U.S. Pat. No. 4,374,888 to Bornslaeger, and U.S. Pat. No. 3 to Hansen et al. No. 5,855,046, U.S. Pat. No. 5,635,134 to Bourne et al., And PCT Application No. US94 / 03412 (publication number WO95 / 09261).
[0032]
The fabrics of the present invention are suitable for use in a variety of end uses and applications, including, but not limited to, medical fabrics, personal care products, protective fabrics, absorbents, wipes, and the like. . In this regard, the fabrics of the present invention are particularly suitable for use in surgical gowns, surgical drapes, tarps, and other liquid barrier fabrics.
[0033]
test
Alcohol repellency: The alcohol repellency can be measured by placing a few drops of isopropyl alcohol (IPA) / water solution on the cloth surface. The solution may contain between 20% and 100% IPA in 5% increments by volume of IPA in water. The surface tension decreases as the IPA level in the solution increases. Therefore, solutions with high IPA levels are more difficult to be repellent. Eight drops of each solution are placed parallel to the cross machine direction of the cloth and after 5 minutes repellency is obtained. The repellency is a solution having a maximum% of IPA which is not drawn into the cloth and does not pass through by observing the back surface of the cloth. If one in eight drops penetrates, the fabric is considered to have lost a particular IPA level.
[0034]
Example
The materials cited in the following examples were made using a melt blown process. Both monocomponent and multicomponent fibers have a solid circular cross section. For multicomponent fibers, the polymer components were melted and each molten polymer stream was directed separately through the die apparatus until just before the die capillary inlet. The molten polymer stream was directed into a die to form fibers having an A / B / A cross-sectional arrangement similar to that depicted in FIG. It contained almost 50%. The melting temperature was 282 ° C and the primary suction air was also 282 ° C. The activator for imparting alcohol repellency was premixed with the resin before the melt treatment. For the data described herein below, the alcohol repellency test was performed using only 10% increments (20%, 30%, 40%, etc.).
[0035]
Example 1: About 17 g / m2A multicomponent fiber meltblown nonwoven web was formed having a basis weight of 3 and an average fiber diameter of 3-5 microns. The A component comprises 1% by weight of an alcohol repellent (a fluorochemical available from 3M under the trade name FX1801), 8.3% polybutylene (DP-8911 available from Montell), and 90. It contained a mixture of 7% polypropylene (3746G available from Exxon Chemical Company). The B component contained about 15% polybutylene (DP-8911 available from Montell) and about 85% polypropylene (3746G available from Exxon Chemical Company).
[0036]
Example 2: 17 g / m2A multicomponent fiber meltblown non-woven web having a basis weight of 3-5 microns and an average fiber diameter of 3-5 microns was formed. The A component comprises 1% by weight of an alcohol repellent (a fluorochemical available from 3M under the trade name FX1801), 2.1% pigment, 8.3% polybutylene (DP available from Montell) -8911), and 88.6% of polypropylene (3746G available from Exxon Chemical Company). Component B comprises 0.5% by weight of a fluorochemical (FX-1801 available from 3M), 2.1% pigment, 8.3% polybutylene (DP-8911 available from Montell) and 89% 0.1% polypropylene (3746G available from Exxon Chemical Company).
[0037]
Example 3: 17 g / m2A multicomponent fiber meltblown non-woven web having a basis weight of 3-5 microns and an average fiber diameter of 3-5 microns was formed. The A component comprises 1% by weight of an alcohol repellent (a fluorochemical available from 3M under the trade name FX1801), 2.1% pigment, 8.3% polybutylene (DP available from Montell) -8911), and 88.6% of polypropylene (3746G available from Exxon Chemical Company). Component B comprises 0.25% by weight of a fluorochemical (FX-1801 available from 3M), 2.1% pigment, 8.3% polybutylene (DP-8911 available from Montell) and 89% 0.3% polypropylene (3746G available from Exxon Chemical Company).
[0038]
Example 4: 17 g / m2A multicomponent fiber meltblown non-woven web having a basis weight of 3-5 microns and an average fiber diameter of 3-5 microns was formed. The A component comprises 1% by weight of an alcohol repellent (a fluorochemical available from 3M under the trade name FX1801), 2.1% pigment, 8.3% polybutylene (DP available from Montell) -8911), and 88.6% of polypropylene (3746G available from Exxon Chemical Company). Component B contained 2.1% pigment, 8.3% polybutylene (DP-8911 available from Montell) and 89.6% polypropylene (3746G available from Exxon Chemical Company).
[0039]
Comparative Example 1: 17 g / m2A monocomponent fiber meltblown nonwoven web having a basis weight of 3-5 microns and an average fiber diameter of 3-5 microns was formed. The fibers contained 2.1% pigment, 7.9% polybutylene (DP-8911 available from Montell) and 90% polypropylene (3746G available from Exxon Chemical Company).
[0040]
Comparative Example 2: 17 g / m2A monocomponent fiber meltblown nonwoven web having a basis weight of 3-5 microns and an average fiber diameter of 3-5 microns was formed. The fibers consist of 1% by weight of an alcohol repellent (a fluorochemical available from 3M under the trade name FX1801), 2.1% pigment, 7.9% polybutylene (DP available from Montell). -8911) and 89% polypropylene (3746G available from Exxon Chemical Company).
[0041]
The nonwoven web described in the previous example was evaluated and the results are shown in Table 1.
[Table 1]
[0042]
The examples shown above have low levels of activators that provide excellent liquid repellency, despite having little or no activator in all components exposed on the outer surface of the fiber. It shows that a cloth can be obtained. Furthermore, the alcohol repellency is comparable to fabrics containing fibers with the active agent distributed among all components forming the outer surface of the fibers.
[0043]
Various patents and other cited materials have been incorporated herein by reference, but if any inconsistency exists between the cited material and the written specification, it is to what extent within the scope thereof. If so, the written specification shall control. Further, while the invention has been described in detail with respect to specific embodiments thereof, it is understood that various changes, modifications, and other alterations may be made without departing from the spirit and scope of the invention. It will be clear to the trader. Accordingly, all such changes, modifications, and other variations are intended to be covered by the appended claims.
[Brief description of the drawings]
FIG.
FIG. 1 shows a cross section of a multicomponent fiber having a striped arrangement of polymer components A and B suitable for use with the present invention.
FIG. 2
1 shows a cross-section of a multicomponent fiber having a wedge-shaped arrangement of polymer components A and B suitable for use with the present invention.
FIG. 3
FIG. 2 shows a cross-section of a multicomponent fiber having an array of polymer components A and B separated by a central component having a plurality of wedge-like components radially extending arms suitable for use with the present invention.
FIG. 4
FIG. 2 is an illustration of a partially stripped multi-layer nonwoven laminate incorporating a meltblown fibrous web containing multicomponent fibers.
Claims (20)
前記成分A及びBが、それぞれ前記多成分繊維の外表面を形成する露出部分を有し、該露出部分において前記成分Aが、前記多成分繊維の外表面の少なくとも約25%を構成しており、
前記成分Aが、熱可塑性ポリマー及び活性剤を含み、更に多成分繊維の外表面の一部を形成する露出部分上に活性剤を有し、
前記成分Bが、熱可塑性ポリマーを含み、前記成分Aより重量比で100%〜50%少ない活性剤を含む、
ことを特徴とする、変成された表面特性を有する多成分繊維不織ウェブ。A web of multi-component thermoplastic polymer fibers having a cross-section, a length, and a peripheral surface, wherein the multi-component fibers are disposed in substantially discrete areas within the cross-section of the fibers, and are substantially longitudinal in the longitudinal direction of the fibers. Has at least one component A and at least one component B extending continuously from
Wherein said components A and B each have an exposed portion forming the outer surface of said multicomponent fiber, wherein said component A comprises at least about 25% of the outer surface of said multicomponent fiber. ,
Wherein the component A comprises a thermoplastic polymer and an activator, and further comprises an activator on the exposed portion forming a part of the outer surface of the multicomponent fiber;
Wherein the component B comprises a thermoplastic polymer and comprises 100% to 50% less activator by weight than the component A;
A multi-component fibrous nonwoven web having modified surface properties.
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