JPH09500694A - 積層された不織セルロース繊維ウェブの後処理 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 熱可塑性人造繊維から成る複数の層及びセルロース系ステープル天然繊維から成る少なくとも１つの層を含む積層された先駆体不織ウェブを後処理する方法であって、ウェブを縦方向に圧密化しそれによってウェブの最大細孔サイズの度合いを減少させる方法。先駆体ウェブ及び得られる圧密化された不織ウェブも開示され、同様に製品ウェブの医療向け用途も開示される。

Description

【発明の詳細な説明】 積層された不織セルロース繊維ウェブの後処理 発明の分野 本発明は、一般に、外側の不織布層の間にサンドウィッチされた少なくとも１ つのセルロース材料の内側層から成る積層されたウェブに関し、このウェブはウ ェブ中の細孔サイズ（pore size）を小さくするため及び／又はウェブにその他 の所望の特性を付与するために後処理されたものである。１つの面において、本 発明は、種々の用途に関してウェブの特性を改善するための積層された先駆体の ウェブの後処理に関する。本発明のもう１つの面において、人造の熱可塑性繊維 の不織ウェブを第１にセルロース繊維の少なくとも１つの内側層と積層し、第２ に熱条件下に延伸し、そして第３に機械的に圧縮してウェブを形成する繊維の幾 何学的配列を効率的に変えて減少した細孔サイズ及び／又はその他の所望の特性 を有するウェブを得る。発明の背景 上述したように、本発明は、外側の不織非エラストマー層とそれらに挟まれた セルロース繊維の層を含むウェブの後処理に関し、この後処理は少なくとも不織 非エラストマーウェブのフィラメントの間隔と構造を変化させるためのものであ る。「ウェブ(web)」と「層(layer)」は本明細書中においてしばしば互換的に使 用されるが、それらの区別はそれらが使用されている文脈から明らかである。い ずれにせよ、「ウェブ」と「層」は繊維又はフィラメントから形成された自立性 の(self-supporting)平らな部材を意味する。また、不織布中の「繊維(fibers) 」は一般に不連続のストランドを意味し「フィラメント（filaments）」は連続 のストランドを意味するが、本明細書中においては「フィラメント」及び「繊維 」という用語は互換的に使用される。本発明は、人造繊維の非エラストマー性不 織層中において連続の合成熱可塑性フィラメント及び／又は不連続の繊維を有す るウェブを意図する。本発明においては、人造の繊維、即ち、合成の熱可塑性非 エラストマー性繊維の外側層の間に挟まれたステープル長さ(staple-length)の ルロース繊維の内側層から形成された先駆体ウェブを加熱と縦方向(machine direction)（ＭＤ）に延伸により圧密化して、減少した細孔サイズと改善された 通気性、強度、風合い、吸収能力、吸上げ作用(wicking)、及びバリヤー特性を 有する圧密化したウェブを提供する。人造繊維の層は溶融ブロー(meltblowing) 又はスパンボンディング(spunbonding)技術によって形成するのが好ましい。こ れらの人造繊維の溶融ブローされた繊維は約0.5乃至約10.0マイクロメーターの 直径のものであるのが好ましく、一方、スパンボンディングされたウェブ中の繊 維の直径は約8.0マイクロメーターの下端において溶融ブローされたウェブと重 なるがそれらの直径範囲の上端においては50マイクロメーターまで或いはそれ以 上までの範囲である。スパンボンディングされたウェブは、溶融ブローされたウ ェブよりも一般に粗いが強い。なぜならば、スパンボンディングされた繊維は急 冷後顕著な配向を与えられるからである。いずれの場合も、繊維は自立性のウェ ブに形成される。本発明において使用するための溶融ブローウェブの好ましいウ ェブ重量は軽いものであり、約0.05乃至約10 oz/yd²の範囲内が好ましく、約0.2 5乃至約２ oz/yd²の範囲内が最も好ましい。本発明において使用するためのスパ ンボンドウェブの好ましいウェブ重量も軽いものであり、約0.1乃至約10 oz/yd² の範囲内が好ましく、約0.3乃至約２ oz/yd²の範囲内が最も好ましい。約0.05 o z/yd²より軽い重量のウェブは、セルロース繊維を包含し、複合ウェブ中におい て望ましい強度及びその他の特性を提供するには不十分な繊維密度となる傾向が ある。より重いウェブ、即ち、約10 oz/yd²より重いウェブは、セルロース繊維 層と組み合わされたとき、望ましくないほどざらざらした複合ウェブを生じさせ る傾向がある。スパンボンディング及び溶融ブロープロセス並びにそれらによっ て製造されたウェブのより詳細な説明は、“Proceedings，Fiber Producer Conf erence 1983”、1983年４月12、13、14日というタイトルの刊行物の6-1頁〜6-11 頁に与えられている。この刊行物は引用によって本明細書中に組み入れられる。 1951年のthe Naval Research Laboratoryによる溶融ブロープロセスの開発以 来（1954年にthe U.S．Department of Commerceによって“MANUFACTURE OF SUPE RFINE ORGANIC FIBERS”というタイトルの記事中で発表された）（これは引用に よって本明細書中に組み入れられる）、ミクロサイズの繊維を有する不織布 生成物の新規な用途を探し出そうとするかなりの試みが産業的に操業を行ってい る幾つかの会社によって成されてきた。繊維のランダムで幾何学的な集成又は構 造、及び比較的小さい繊維サイズのために、このような繊維はフィルターとして 広く使用されてきた。これらの溶融ブローウェブのその他及び／又は異なる用途 が望まれている。 最もランダムな配置又は無秩序な繊維のウェブの形成プロセスにおいては、生 じる細孔サイズは繊維の直径の２乗に直接関係する。スパンボンディングプロセ スは、ウェブの形成するフィラメントの自己接着と不均一な引落比（可塑性変形 ）によって、溶融ブローから区別される。溶融ブローウェブは繊維直径の比較的 広い分布を有する。溶融ブローによって製造された典型的な不織ウェブは0.5乃 至20ミクロンの直径を有し、好ましくは0.5乃至８ミクロンの直径を有し、それ によって５ミクロンの粒子を80％以上の効率で濾別するのに適するものとなる。 多孔度及び厚さのようなその他の形成パラメーターを制御しながらより小さい直 径の繊維を製造するようにウェブ形成プロセスを実施することによって濾過が改 善できることは公知である。上述したように、これはより小さい細孔サイズをも たらし、それによって濾過中の粒子の除去の効率が改善される。極限的な条件下 で溶融ブロープロセスを行うことによって、0.1乃至５ミクロンのオーダーの繊 維サイズを達成できる。しかしながら、このプロセスは以下のような欠点を有す る：低い生産速度、高いエネルギー利用。不織ウェブの特性を改善するために、 種々の方法によってウェブを後処理する努力が成されてきた。そのような努力に は、ウェブの引張り強度を改善するためのウェブの後カレンダリング処理、及び 米国特許第4,592,815号に記載されているようなウェブの濾過性能を改善するた めの後帯電(post electrification)が含まれる。これらの従来技術はいずれもウ ェブ中の細孔のサイズを減少させるための平面圧密化に特に関するものではない ことは重要である。特にセルロース繊維の層のような別個の繊維層と積層された 場合にこれらのウェブの積層体を圧密化させる試みは知られていない。 不織布のカレンダリングは繊維を平らにし、ウェブの平面に対して垂直の方向 にウェブを圧密化させ、そして厚さを減少させる。しかしながら、これは、通気 性及び濾過のような多くの目的に対して重要な特性である透過性を低下させる。 米国特許第4,048,364号は、溶融ブローウェブを縦方向（ＭＤ）に延伸して延伸 後のウェブの引張り強さを10倍に増加させる方法を開示している。しかしながら 、この特許において必要とされる先駆体ウェブが比較的粗い繊維（10乃至約40ミ クロンの平均繊維直径）と低結晶性のポリマーを含んでいるという点は重要であ る。低結晶性とは一般に約22％以下を意味する。ウェブの大幅の延伸は縦方向の 繊維の直径を２：１乃至10：１、好ましくは５：１乃至７：１の延伸比で１乃至 ８ミクロンの平均直径まで減少させる。この方法の主要な目的は、分子の配向を 増加させて大きく延伸された繊維の強度を改善することである。ウェブの延伸プ ロセス中に繊維が破断するのを防ぐために、非常に高い後加工延伸比能力の先駆 体ウェブが必要とされる。試験は、約５：１乃至10：１の高温（例えば、先駆体 ウェブの融点よりも10°Ｆ低い温度）延伸能力を有する先駆体ウェブの延伸はウ ェブの細孔サイズの寸法を変化させないことを示した。これは、おそらく、繊維 の高い容易な延伸性が、ウェブ中の頑丈な繊維を曲げ細孔の寸法と一般的な細孔 サイズ分布を減少させるのに十分な圧縮力が発生するのを防ぐという事実による ものだろう。 不織ウェブ（布）は、「機械的、熱的、化学的、又は溶媒的手段によって繊維 、糸、又はフィラメントを結合及び／又は絡み合いさせることによって製造され たシート状又はウェブ状構造体」として定義される。これらのウェブは繊維の糸 への転換を必要としない。不織ウェブ(non-woven web)はbonded web又はenginee red webとも呼ばれ、紡糸、製織、又は編成以外の方法によって製造され、従っ て、「不織布(nonwovens)」と呼ばれる。不織ウェブの繊維は実質的にランダム に置かれてウェブを形成し、そこで繊維の幾らかは、繊維対繊維の融着、又は繊 維の絡み合い、又は点接着のような熱的結合によって結合されている。全ての不 織布の基本的構造は繊維又はフィラメントのウェブである。単一種類の繊維又は フィラメントが不織布の基本要素でよい。数センチ又はインチの長さを有する繊 維又はそれらのフラクションはステープルファイバー（staple fibers）と呼ば れる。極めて長い繊維はフィラメント繊維と呼ばれる。フィラメント繊維は一般 にキロメーター又はマイルの単位で測定される。実際に、フィラメント繊維の長 さは何キロにも及ぶので、簡単に測定できない。繊維において、長さは直径 よりもかなり大きくなければならず、例えば、長さの幅（直径）に対する比率は 少なくとも100であり、通常はそれよりもかなり高い。綿繊維は0.5インチ未満か ら２インチ以上の長さであり、約1400の典型的長さ対直径比率を有する。その他 の天然繊維は以下の典型的比率を示す：亜麻−1200；ラミー−3000；及びウール −3000。本願において、「繊維（fiber又はfibers）」という用語は、特にステ ープル又はフィラメントと特定しない限り、短い繊維と長い繊維、即ち、ステー プルファイバーとフィラメント繊維の両方を包含する。例えば、スパンボンドウ ェブはフィラメント繊維から形成され、一方、溶融ブローウェブは種々の長さの 繊維を含み、このようなウェブは一般にステープル長さの繊維とフィラメント長 さの繊維の両方を含む。不織布中において、個々の繊維は組織化されていてもよ いし或いはランダム配置でもよい。引張り、伸び、及び風合い特性は、結合の種 類並びに繊維対繊維の凝集力及び構成成分による強化によってウェブに与えられ る。不織ウェブを製造する技術は以下の主要な要素に基づく：種々の長さと直径 の繊維；形成及び加工方法に従って配置されたウェブ；ウェブ内部の繊維の結合 ；及び構成成分による強化。組み合わせにおいて１つ以上の要素を変化させるこ とによって不織繊維の種類の範囲が非常に広くなる。製造方法の選択と組み合わ せて、繊維の種類と長さ及び結合の種類をコントロールすることによって、高度 に技術的で、しかも融通性のある選択の組み合わせが得られる。 人造、即ち、合成ポリマー繊維（綿、ラミー、ウール、その他の「天然」繊維 とは区別される）の不織ウェブは、医療産業において、従来の再使用可能な綿製 試験ガウン、外科用ガウン、外科用ドレープ、顔面用マスク、靴カバー、殺菌ラ ップ、その他の製品の使い捨て代替品として、不織布製品のこの市場が年間百万 ドルを越えるだろうと見積もられる程度まで、受け入れられることが見出だされ た。さらに、不織ウェブは、衛生ナプキン、使い捨ておむつ、失禁パッド、及び その他の類似製品のような衛生製品における用途も見出だされている。従来、不 織ウェブの利点の１つは織物ウェブと比較してコストが低いことである。不織ウ ェブと織物ウェブとの間のコストの相違は、従来、最終のユーザーが１回使用し た後不織ウェブを捨てることができ、なおかつ織物ウェブを多数回使用した場合 よりもそのとき有利であると認識するような程大きい。 医療用途及び衛生製品用途において使用するための不織ウェブの望ましい特性 には、ウェブの風合い（柔軟性とドレープ適性）、吸上げ作用、液体保持、吸収 能力、及び強度がある。最終のユーザーに不織ウェブが受け入れられるために重 要なことには、不織ウェブが織物ウェブ、特に、織物綿ウェブの望ましい特性に どの程度近付けるかということもある。人造繊維の不織ウェブは一般に織物天然 繊維ウェブの多くの特性、特に、風合い、吸上げ作用、及び液体の吸収と保持、 を欠いているという悪評がある。溶融ブロー不織ウェブは、例えば、約85％の気 孔率を示し、スパンボンド不織ウェブは約90乃至95％の気孔率を有する。さらに 、これらのウェブは疎水性のような望ましくない化学的特性を有し、これはウェ ブを例えば医療用途で使用するには望ましくないものにする。さらにこれらの不 織ウェブの表面特性は滑らかである傾向があり、従って、つるつる又は油様の感 触及び外観を示す。従来技術の不織ウェブの人造繊維材料は最も一般的には低い 表面張力を示し、従って、水性液体はそれには引き付けられず、そのためこれら の従来技術の不織ウェブは水性液体の吸上げと保持が悪い。これらのウェブは液 体忌避剤（liquid repellents）で処理するのが難しい。さらに、多くの従来技 術のウェブの人造繊維のフィラメント特性及びそれらの製造方法は、ウェブの平 面に対して実質的に平行に配向された繊維の長さで繊維をウェブ中に置くので、 そのようなウェブはウェブ内部への液体の吸収が悪い。不織ウェブのこれらの特 性を改善するためにこれまで多くの努力がはらわれてきたが、それらには、ウェ ブの製造及び／又は加工方法の改良が含まれる。しかしながら、これらの努力は 不織ウェブのコストを増加させ、天然繊維の織物ウェブに対する一時的な優位性 を損なう可能性がある。さらに、不織ウェブの人造繊維は最も一般的には石油に 基づくものであり、この原料の市場価格のかなりの変動及び使用後製品の最終的 な廃棄おける重要な考慮にさらされている。発明の要約 特定の特性に関して先駆体積層不織ウェブを選択すること及びこのウェブを特 定の条件下で後延伸(post-drawing)することによって、先駆体ウェブの少なくと も合成人造繊維が再構成されて、ユニークな度合いの細孔サイズ、方向性吸収、 弾性回復特性、強度、吸い上げ性、液体吸収能力、通気性及びバリヤー特性、並 びに良好なドレープ性と風合いが積層ウェブに与えられることが驚くべきことに 判明した。これらの特性はウェブを、防護用衣服、顔面マスク、おむつ又は衛生 ナプキンの部材、傷の手当て用品、呼吸マスク、ワイプ、化学薬品溜め、灯心、 及び外科用ドレープのような種々の最終用途に対して理想的に適するものにする 。 本発明の１面によれば新規な多層先駆体ウェブが提供され、その全ての層が好 ましくは不織布であり、このウェブは天然繊維の織物ウェブの望ましい特性と人 造繊維の不織ウェブの経済的な長所を示す。本発明の先駆体ウェブは多層化され ており、熱可塑性溶融ブロー人造繊維、熱可塑性スパンボンド人造繊維、熱可塑 性人造ステープルファイバー、及びそれらの組み合わせから成る群から選択され る非エラストマー性人造繊維材料の第１層（この第１層は軽量であり、約0.05乃 至約10 oz/yd²の重量を有する）及び木繊維を除くセルロース系天然ステープル ファイバーから成り約0.1乃至約10 oz/yd²の重量を有する第２層（この第２層の 繊維は約0.5乃至約3.0インチの繊維長さと約３乃至５ミクロネア(Micronaire)単 位に相当する繊度を有する）を含む。好ましい実施態様において、先駆体ウェブ は、熱可塑性溶融ブロー人造繊維、熱可塑性スパンボンド人造繊維、熱可塑性人 造ステープルファイバー、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される非 エラストマー性人造繊維材料から成る第３の層を少なくとも１つ含む。この第３ 層も軽量で約0.05乃至約10 oz/yd²の重量を有するのが好ましく、第１層と第３ 層の間に第２層が挟まれるように、第２層の第１層とは反対側の面に付けられ少 なくとも第２層に熱により接着される。類似の材料から成るその他及び追加の類 似の層が積層体中に含まれてもよい。これらの層は熱によって接着されて密着し たウェブを形成するのが好ましく、各層間の接着面積は積層ウェブの１つの平ら な表面の面積の約５乃至約75％である。先駆体ウェブ中において使用される結合 は、風合い及び液体吸上げ性及び吸収能力のような製品ウェブのその他の物理的 特性に悪影響を与えない種類のものである。従って、結合は積層体の一方の側の みから行われるのが好ましい。感触、ドレープ適性、及びその他の特性において 天然繊維の織物ウェブに近付くために、本発明の積層先駆体ウェブは、その製造 に使用される層の数にかかわらず、約0.5乃至約24 oz/yd²の最終複合体重量を示 すのが好ましい。本発明のウェブに関するこの制約は、強度、吸上げ性、液体の 吸収及び保持、及びバリヤー特性（ウェブの厚さを通して蒸気又は気体の移動を 可能にするか或いはさらに促進するが、液体は排除する能力）のようなその他の 望ましいか又は必要な特性を与える先駆体ウェブの個々の層の重量を注意深く選 択することを必要とする。この積層先駆体ウェブは従って本明細書に記載されて いるように圧密化される。 本発明の方法は、先駆体ウェブの結合された層、特に人造熱可塑性繊維又はフ ィラメントの層（これらの層は（破断時おける低い延伸比率に反映されているよ うに）後加工中に比較的低い伸長性を有する）に高温において第１の延伸又は横 方向の歪みにさらすことを含む。ＭＤにおける一方向の延伸は横方向に先駆体ウ ェブを大幅に圧密化し、一方、ＣＤにおける横方向の歪みは長さ方向に先駆体ウ ェブを大幅に圧密化し、いずれの場合もウェブの平均細孔サイズを減少させ細孔 サイズ分布を狭くし、さらに強度、吸上げ性、液体吸収能力、通気性、及びバリ ヤー特性のような予想されなかったが望ましい特性をウェブに付与する。得られ る圧密化されたウェブは、細孔サイズの改善された均一性と破断まで約120％の 伸びを有する「延伸布(stretch fabric)」の高い横方向弾性特性を示す。さらに 、得られるウェブは、通気性が改善されているにもかかわらず、良好なバリヤー 特性を示し、例えば、天然のステープルファイバーによって圧密化されたウェブ に与えられた特性のために液体のしみ通りに対して抵抗する。従って、本発明の 複合体ウェブは、とりわけその優れたバリヤー特性、風合い、通気性、強度、吸 上げ性、及び液体の吸収及び保持のために、使い捨て医療用製品の製造において 特に有用である。 別の実施態様においては、引張られているウェブを追加の機械的圧縮手段に通 して第１のウェブの圧密化を誘導及び／又は改善してもよい。 本発明は溶融ブローウェブ及びスパンボンドウェブに関して説明され例示され るが、ハイドロエンタングルド(hydro-entangled)ウェブ、ニードルド(needled) ウェブ、及びこれら及びその他のウェブ形態（例えば、エアーレイド(air laid) 、その他）との積層された組み合わせのような人造繊維のその他の不織布にも適 用されることは理解されるべきである。図面の簡単な説明 第１図は、溶融ブローウェブを製造するための装置の斜視図である。 第２図は、本発明のウェブ圧密化を実施するための装置の斜視図である。 第３図は、本発明のウェブ圧密化を実施するための装置の別の実施態様の斜視 図であり、圧密化されたウェブに圧縮力を可変的に与えるための円環体表面上を 延伸されたウェブが通っているのを示している。 第４図は、溶融ブローウェブの小平面セグメントの拡大された平面図であり、 本発明において使用可能な先駆体ウェブの人造繊維の層のランダム性を示してい る。 第５図は、本発明に包含されるメカニズムの分析を容易にする、先駆体ウェブ の人造繊維の層の１つの繊維の理想化された描写を示す平面図である。 第６図は、ウェブが延伸された後の第５図と同様な図である。 第７図は、延伸前後のウェブの人造繊維の層の細孔サイズ分布を示す２つの曲 線を表している。 第８図は、８ミクロン以下の平均繊維直径（第Ｉ及びII表からのサンプルデー タ）を有する先駆体溶融ブローウェブ（丸）が後延伸によって次第に緻密化され ていくこと（四角）を示すグラフである。 第９図は、約８ミクロンより大きい繊維直径を有する先駆体溶融ブローウェブ （丸）が後延伸後（四角）粒子の濾過の効率においてほとんど改善を示さないこ とを示すグラフである。 第10図は、本発明の種々の特徴を組み入れた積層された先駆体ウェブの１つの 実施態様を表す概略図である。 第11図は、本発明の種々の特徴を組み入れた積層された先駆体ウェブを形成す るための方法を表す概略図である。 第12図は、本発明の種々の特徴を組み入れた積層された先駆体ウェブを製造す るための別の方法を表す概略図である。 第13図は、本発明の種々の特徴を組み入れた積層された先駆体ウェブを製造す るためのさらに別の方法を表す概略図である。 第14図は、本発明に従ってウェブを長手方向に圧密化するための装置を表す概 略平面図である。 第15図は、第14図に示した装置の概略側面図である。 第16図は、第14図に示した装置内でウェブが圧密化されるのを表した概略図で ある。好ましい実施態様の説明 上述したように、本発明は、ウェブの繊維を再構成又は再構造化するため、細 孔サイズの度合いを減少させるため、及びウェブにその他の有利な特性を付与す るための、積層された先駆体不織ウェブの後処理に関する。「細孔サイズ(pores ize)」という用語は、ウェブの平面に対して一般に垂直な方向に配向した通路（ channels）の物理的寸法の量化を意味する。本明細書中に記載する細孔サイズの 値は標準的試験方法ASTM F 316-86 に基づく。 好ましいウェブとして特に言及される本発明は溶融ブローウェブであるが、本 発明の方法及びそれによって製造される生成物には、人造繊維のその他の不織ウ ェブ、特に、スパンボンドウェブ、ハイドロエンタングルドウェブ、ニードルド ウェブ、及びこれらの組み合わせが含まれることは強調されなければならない。 また、本発明に従って製造された圧密化されたウェブは、エラストマー性ポリマ ー、ミクロ多孔性フィルム、又はＣＤ伸長性を100％未満に制限するため及び追 加の用途用のさらに別の性能を与えるために後積層された延伸制限材料からのウ ェブのようなその他のウェブ又は支持体と組み合わせて使用することができる。 溶融ブローはよく知られている方法であり、第１図に概略的に示されている装 置を一般に使用する。この方法は、熱可塑性樹脂を押出し機10に導入することに よって行われ、そこでポリマーは加熱され、溶融され、そしてダイ11を通して押 し出されて複数の並列のフィラメント12に成形され、一方、集中する高温空気の 層（フィラメントの列の各々の側のスロット13から放出される）がフィラメント と接触し、抗力(drag force)によってフィラメント12をミクロンサイズまで延伸 し細くする。繊維12は回転するスクリーン15のようなコレクター上に集束されて 不織ウェブ17を形成し、このウェブは後加工用に引取りロール上に回収すること ができる。コレクター15は真空スクリーンを含むことができ、そこではライン18 を通して真空ポンプ19によって真空に引かれる。 高温空気（第１ジェット空気）はライン14を通してダイの両側に導入される。 図面上には示されていないが、第１空気／繊維流れに吸い込まれる第２空気がダ イ11から排出されるフィラメントを冷却する働きをする。 上述の方法及び装置は本発明の一部を構成するものではないが、この方法にお ける変動要素（使用される樹脂の種類、第１空気とポリマー溶融物の量と温度、 及びダイの吐出しとコレクター15の間隔を含む）は先駆体ウェブの特性にかなり の影響を及ぼす。 簡単に述べると、本発明の１つの実施態様の方法は、（a）少なくとも２つの 層の間に挟まれたステープル長さのセルロース天然繊維から成る少なくとも１つ の層を含む複数の層から形成された積層不織先駆体ウェブを選択する工程であっ て、前記少なくとも２つの層の内の少なくとも１つの層は合成の熱可塑性非エラ ストマー性繊維又はフィラメントから形成され、これらの層は本明細書に記載の 方法において圧密化するのに適する密着したウェブに結合されており、積層され た先駆体ウェブは実質的な繊維の結合と比較的低い加工伸長性を有する工程、及 び（b）積層不織先駆体ウェブを加熱された領域に通してウェブの温度をウェブ の１つ以上の熱可塑性成分の軟化点まで上昇させ、それと同時にウェブを縦方向 （ＭＤ）に延伸して、それによって、ウェブの合成熱可塑性繊維の横方向（ＣＤ ）を大幅に可塑性的に曲げ、これによってＣＤにおいてウェブを圧密化し先駆体 ウェブの最大細孔サイズを少なくとも20％減少させ、そしてより重要なことには 、細孔サイズ分布を少なくとも20％減少させ、そして改善された強度、通気性、 吸上げ性、液体吸収能力、及びバリヤー特性をウェブに付与する工程、を含む。 以下で詳細に説明するように、先駆体ウェブは圧密化を改善するための特定の特 性を有していなければならない。 好ましい圧密化プロセスを行うための装置が第２図に概略的に示されており、 ここでは先駆体ウェブ17がロール20から巻き出され、逆転供給ロール22のニップ を通してオーブン23に供給され、そして最後に逆転ロール24のニップに送られる 。オーブン23は、先駆体ウェブ17を加熱するために、ウェブ中のポリマーの軟化 点と融点の間の温度に維持される。ウェブが、ウェブの少なくとも１つの熱可塑 性 成分の融点の10乃至15°Ｆの範囲内の温度に加熱されるのが好ましい。回転ロー ル24は回転供給ロール22を越える速度で駆動され、そのためウェブの出力速度（ Ｖ２）は供給速度（Ｖ１）を越える。延伸比は速度比Ｖ２／Ｖ１の関数である。 加熱条件下でのウェブ17の初期延伸はウェブをオーブン23内部において第２図に 示されている供給幅17aからウェブ部分17bまで収縮させる。この収縮は、主に、 ウェブの一般にＣＤの熱可塑性繊維の平面圧縮による可塑性曲げ変形によるもの であり、ウェブの細孔サイズの度合いを減少させる。延伸中に低いＭＤ歪みにお いて生じた高いＭＤ引張り力は、ウェブ中の繊維−繊維結合の網目構造性ととも に、第６図に示されているような、ほとんどのＣＤ熱可塑性繊維セグメント27を 容易に曲げＣＤおいてウェブを圧縮するのに十分な圧縮応力の発生を増加させる ことが重要である。熱可塑性繊維の繊維曲げ剛性は繊維の直径の４乗に関係する ので、小さい平均直径を有するウェブのみが、細孔サイズの度合いの減少をとも なって、利用可能な応力によって圧密化できる。溶融ブローウェブの平均繊維直 径は約９ミクロン未満であるのが好ましく、スパンボンドウェブに対しては約50 ミクロン未満である。 細孔サイズの減少をもたらす横方向の収縮は、ＭＤ繊維の大幅な平均繊維直径 の減少を伴わない。ウェブの細孔サイズの減少に必要な程度を越えて続けられる ウェブの延伸が繊維直径の減少を生じさせることができる。ウェブ17がオーブン 23を出るとき又はウェブ17がロール24のニップを通過するとき、ウェブは最小幅 17cまで収縮される。オーブン23の出口とロール24のニップの間でウェブを冷却 するか又は冷却させて応力下の再構造化された繊維の熱硬化又はアニーリングを 制御するのが好ましいが、これは必須ではない。 ウェブ17が（ＰＰの場合）130乃至90℃の間まで冷えると、ウェブは静電気を 帯びてウェブの製品に耐久性のある改善された濾過効率を付与することが可能で ある。（ロール24によってかけられる引張り力とロール22によってかけられる抵 抗が単一方向（例えば、一軸）になるように、ロール24のニップとロール22のニ ップが平行であるのが好ましい。） 細孔サイズの分布をさらに制御するか又は狭くするために、第３図に概略的に 示されているように、追加又は別のウェブ幅圧縮手段を17aと17cの間に追加する ことができる。第３図は別のウェブ加工手段を示しており、ここでは、ウェブは 円環体25の（傾斜した）部分から成る追加又は別のウェブ圧縮装置に送られる。 ウェブ17の圧密化区間と円環体棒25はオーブン中で加熱されるか又はウェブを延 伸し圧密化するのに適当な温度を与えるために加熱される。ウェブは円環体の（ 直径Ｄの）外側の表面に幅寸法17dで入り、より短い幅寸法17eを有する円環体の 内側表面の近くから出る。円環体の回りの通路の次第に細くなる表面は入口幅17 dのウェブの表面において横断方向の圧縮力をかける。加えられた圧縮力は（も し使用された場合は）第１の圧密化の後ウェブ17中に残っている非効率的に変形 した大きいＣＤ繊維セグメント又はショット欠陥の曲げ抵抗に打ち勝つ。これは 細孔サイズの均一性を改善する。第２図（全体的延伸）及び第３図（二次的延伸 ）の装置の加熱と延伸は連続して行うことができる。第１の加熱−延伸工程は全 体的な圧密化を与えるが、第２の円環体圧密化装置はこの処理を改善する。円環 体表面の回りに約180°進むことによってウェブに与えられる最大圧縮歪みは（ Ｄ−ｄ）／Ｄによって与えられ、式中、Ｄは入口幅17dに関連した外側又は入口 円周であり、ｄは円環体25の内側又は出口円周である。追加の圧密化の大きさは 、第３図に示されている円環体25圧密化装置、即ち、「Ｃ−ロール」の２つの直 径を調節することによって調節できる。Ｃ−ロールが真っ直ぐに作られた場合（ 即ち、半径が無限大）、横方向の圧縮が生じず、ロールはただ単にアニーリング 時間を増加させウェブの厚さを維持する。円環体表面は固定されていてもよいし 、又は回転可能な曲げられた屈曲性の棒でもよい。表面とウェブの間に空気軸受 けを有する固定された円環体25は、高い横方向の圧縮歪みと追加のＭＤ延伸に対 する低い摩擦を可能にする。次第に広くなる幅の表面の回りを布が進むときに布 を横方向に延伸することによって運動する布からしわを取るために、回転する「 曲りロール」は織物の用途においてのみ使用されていることは注意されなければ ならない。 先駆体ウェブの物理的特性は、合成熱可塑性非エラストマー性人造繊維の層に よって基本的に決定される。ステープル長さのセルロース天然繊維の層は熱可塑 性繊維から成る挟む方の層の強度特性と比較して低い強度のものであり、そのた め先駆体ウェブが圧密化に対して許容可能であるかどうかの判定において見られ る人造繊維の高いＭＤ引張り強さ及びＣＤ人造繊維の高い曲げ合成のような物理 的特性に対するセルロース層の寄与は本質的に効果のないものである。先駆体ウ ェブの非エラストマー性不織人造繊維層は、それらの寸法、及び高温加工引張り 特性（即ち、破断点伸び）に基づいて選択される。一般に、2500％／分より大き い歪み速度及び軟化点より高くポリマーの溶融温度より少なくとも10°Ｆ低い温 度での高温延伸中、高温加工中の先駆体の破断延伸比は約4.0未満でかつ約1.4よ り大であるべきである。これは、本発明の方法によってウェブの細孔サイズ分布 の度合いを減少させるためのＣＤ熱可塑性繊維の座屈（buckle）と曲げ用に十分 な応力の達成されることに関して、先駆体分子の配向状態の重要な指針である。 室温破断点伸び（歪み）は、インストロン(Instron)引張り試験機を使用する試 験方法ASTM D 1117-77に基づいて、２乃至40％であるべきであり、５乃至20％が 好ましい。米国特許第4,048,364号に開示されている先駆体ウェブは本発明で使 用するには全く不十分なものであることを注意されたい。その理由は、この特許 の先駆体ウェブは少なくとも50％、好ましくは70％の標準化された破断前伸び、 ５を越える好ましい最大加工延伸比を有することによって特徴付けられるからで ある。低モジュラス、低結晶性（22％未満）のものから成るウェブは、必要な応 力の発生を可能にする加熱及び延伸工程において、低い張力で伸び過ぎる。米国 特許第4,048,364号の方法において有用なウェブは、上述の高温延伸条件下で４ をはるかに越える最大延伸比を有する。これらの延伸比は５より大きいと見積も られる。 本発明においてＣＤ熱可塑性繊維を座屈させ曲げる圧縮応力は繊維の引張り応 力のサイン関数によって与えられ、含まれる角度（第４及び５図を参照のこと） はＭＤ加工延伸比が大きくなるにつれて小さくなり、従って圧縮力は延伸比とと もに減少する。さらに、上述の先駆体ウェブ中のフィラメントの直径の分布は本 発明のものよりも大きい度合いのものであり、従って、ＣＤ熱可塑性繊維の曲げ 剛性は非常に大きいが、加工中の圧縮応力は比較的小さい。エラストマー性ポリ マーウェブ（例えば、エラストマー又はゴムのゴム状特性を有するエラストマー 、即ち、室温で元の長さの少なくとも２倍まで伸びて収縮する能力を有するエラ ストマー）は本発明において使用できない。 先駆体不織ウェブの合成熱可塑性繊維層は、溶融ブローが可能な人造熱可塑性 プラスチックの多くから製造できるが、但し、選択されたポリマーはウェブ上に おいて高い横方向の圧縮力の発生を可能にする十分に高い引張り加工モジュラス の繊維を形成するものである。人造繊維の不織布の製造において使用可能な熱可 塑性樹脂には、ポリエチレン、ポリプロピレン（高密度ポリエチレンを含む）、 エチレンコポリマー（高い引張りモジュラスを有するＥＶＡ及びＥＭＡコポリマ ーを含む）のような非エラストマー性ポリオレフィン、ナイロン、ポリアミド、 ポリエステル、ポリスチレン、ポリ−４−メチルペンテン−１、ポリメチルメタ クリレート、ポリトリフルオロクロルエチレン、ポリウレタン、ポリカーボネー ト、シリコーン、及びポリフェニレンスルフィドが含まれる。 先駆体ウェブの熱可塑性繊維の結晶度は、40％未満の先駆体ウェブの室温破断 点伸びを与えるのに十分なほど高いのが好ましい。本発明において使用可能な溶 融ブローウェブは、ASTM試験法D 5035-90 に従って、40％未満の歪みで破断しな ければならない。30乃至70％の結晶度が好ましい。一般に、先駆体の適切な高い モジュラスと分子配向の状態は、後処理中のウェブの最大、即ち、破断延伸比が 約4.0未満であることによって最もよく反映される。 後処理プロセスにおいて、先駆体ウェブの厚さは少なくとも２ミル（mils）で 約200ミルまでであるのが好ましい。ウェブの幅はもちろん広い範囲内で変化す ることができるが、５乃至150インチが好ましい。ウェブの先駆体溶融ブロー繊 維層の平均繊維直径は0.5乃至８ミクロンであるのが好ましいが、ＰＰウェブに 対しては加工引張り剛性の適する範囲を与えるために２乃至６ミクロンが好まし い。先駆体ウェブの多孔度は通常50乃至95％の範囲内である。カレンダリングさ れた先駆体ウェブは50％に近い。 必須のものではないが重要なウェブのその他の特性には、大きいショット又は 過剰なローピネス(ropiness)の発生が少ないことが含まれる。 先駆体ウェブのもう１つの重要な特徴は、人造繊維の層の各々が少なくともあ る程度の繊維対繊維の結合を含むことであり、これは溶融ブロー及びスパンボン ドウェブにおいては一般的である。結合は、固有の繊維対繊維の融着、又は点接 着、カレンダリング、又は繊維の絡み合いによって達成される。選択されたポリ マーの特性は、溶融ブロー又はスパンボンディングプロセスの操作によってある 程度コントロールできる。これらのコントロール変動要素の幾つかを以下の実験 において開示する。 従来技術の熱可塑性人造繊維の溶融ブロー及びスパンボンドウェブは使い捨て の医療用及び衛生製品において有用なウェブを製造するためにそれらの形成に続 いて特別な追加の処理を必要としたが、本発明者らは、これらのウェブの選択さ れたものを天然繊維の選択されたセルロース系層と結合された圧密化ウェブ中に おいて組み合わせることによって、人造繊維のウェブを特別に別個に処理する必 要がない圧密化したウェブを製造することができ、これらの選択されたウェブは むしろ先駆体ウェブ、従って、本発明の圧密化されたウェブに直接的に組み入れ ることができることを発見した。この能力は本発明にかなりの経済的な利点を提 供する。 上述したように、本発明に従って好ましい先駆体ウェブは、人造の熱可塑性繊 維の外側層の間に挟まれたセルロース系天然繊維の内側層を含む。従って、先駆 体ウェブは層の異なる組み合わせを含むことができる。例えば、必要なセルロー ス系繊維の層に加えて、先駆体ウェブはセルロース繊維の一方の表面に面する溶 融ブロー人造繊維の第１の層及びセルロース繊維層の反対側の表面に面するスパ ンボンド人造繊維を含む第３の層を含むことができる。同様に、第１及び第３の 層は両方又は一方が溶融ブロー又はスパンボンド繊維でよい。さらに、複数のセ ルロース繊維の層が設けられてもよく、これらの層は溶融ブロー又はスパンボン ドの人造繊維の追加の内側層によって分離されていてもよいし又はされていなく てもよい。いずれにしても、セルロース繊維は人造繊維の外側層によって保護さ れていなければならない。先駆体ウェブへのさらに別の層の追加はウェブのコス トを上昇させ、圧密化されたウェブの風合い及びその他の望ましい特性を劣化さ せる可能性があることが理解されるだろう。第10図にはウェブ40が示されており 、これは熱可塑性層42及び44とそれらの間に挟まれたセルロース繊維層50を含ん でいる。示されているように、これらの層は菱形パターンの結合点46によってお 互いに結合されており、これらの結合点は各々実質的に同じ大きさでありお互い に離れている。 第11図においては、予め形成された層45、47、及び49をコンベヤー51上を前進 する１つのウェブになるように重ね、その後１組の加熱されたロール56及び58の ニップ54にウェブを通すことによってこれらの層を密着したウェブ40になるよう に結合する方法が概略的に示されている。この実施態様において、上側のロール 58には表面突起60のパターンが設けられており、これらの突起は所望の間隔の結 合領域46の形成を改善する。示されているように、複合体ウェブ40は貯蔵及びそ の後の利用のためにロール62に回収される。所望により、ウェブ45と49の各々は 、例えば、スパンボンディング、溶融ブロー、又は密着した自立性のウェブを与 えるその他の方法によって、人造繊維から形成される。 第12図においては、本発明のウェブの製造方法が概略的に示されており、ここ では、人造熱可塑性繊維の第１の層70が従来的な溶融ブロー又はスパンボンディ ングプロセス74を使用して形成され、その後前進するコンベヤー72上に置かれる 。第13図に示されているようにオフラインか又はインラインで製造されたセルロ ース系繊維の層78が、移動するコンベヤー72上に置かれている第１の層70の上に 重ねられる。熱可塑性人造繊維の第３の層80が従来的な溶融ブロー又はスパンボ ンディングプロセス81によって形成され、セルロース系繊維層78の上に重ねられ て３層のウェブが提供されるが、このウェブ中においてセルロース系繊維層78は 人造熱可塑性繊維材料の外側層70と80の間に置かれている。示されているプロセ スにおいては、これらの幾つかの重ねられた層は１組の加熱された圧力ロール84 及び86のニップを通して供給され、圧力ロールの一方はその外側表面上に突起88 のパターンを有し、幾つかの層を密着したウェブ89に加熱結合する。複合体ウェ ブはさらに使用するためにロール92上に回収することができる。本明細書中にお いて説明したように、第１及び第３の層70及び80の一方又は両方が、人造ステー プルファイバーの加熱結合を含む、従来的な溶融ブロー、スパンボンディング、 又は類似の方法によって形成できる。 第13図を参照すると、本発明に従うウェブの製造方法の別の実施態様が示され ている。示されているプロセスにおいては、人造繊維の第１のウェブ94はオンラ インの従来的な溶融ブロー又はスパンボンディング装置96によって形成され、ア イドラーロール95を経由して送られ、第１のコンベヤー97の動いている上に置か れる。示されているように、このプロセスはインラインのカーディング部分98を 含み、そこではセルロース系繊維材料のベール99がインラインカーディング装置 100に導入され、カーディング装置からカーディングされたウェブ101が第２のコ ンベヤー102上に直接供給される。コンベヤー102から、セルロースウェブは前方 に供給されてコンベヤー97の上のウェブ94の上に置かれる。さらに、人造繊維の 第３のウェブ104が別のインラインの従来的な溶融ブロー又はスパンボンディン グ装置105によって形成され、アイドラーロール106を経由して送られ、セルロー スウェブ101の表面上に重ねられ、そこでセルロース層101は人造繊維のウェブ94 及び104の間に挟まれることになる。これらのウェブの層は１組の加熱されたロ ール108及び109のニップ107を通して前方に供給され、上側のロール108の外側円 柱状表面上には、少なくとも上のウェブ104とセルロースウェブ101との間に間隔 の開いた熱接着を行って層は複合体ウェブにするための突起111が設けられてい る。結合された複合体113はその後の貯蔵及び使用のためにロール115に回収する ことができる。所望により、人造ステープルファイバーの層を従来的なエアーレ イイング(air laying)ウェブ形成機119によってウェブ117に形成して、セルロー スウェブ101と人造繊維ウェブ94と104の一方又は両方との間で複合体113の中に 挟み込むことができる。 本発明の特徴を使用する先駆体ウェブのサンプルを、第11図に概略的に示され たプロセスを使用して製造した。本発明のサンプルの製造において、セルロース 系繊維をオープナー−ミキサー（opener-mixer）に供給したが、そこでベールか らの繊維は解放され均一に混合された。オープナー−ミキサーからの繊維をカー ド(card)に送り、そこで繊維はカーディングされてウェブになり、ウェブは巻き 取ることなくカードから直接的に取り外し、コンベヤー上で運ばれている熱可塑 性人造繊維の層の上に供給した。本発明のサンプルの製造に使用したカードはそ の出口端に結合したランダム化装置を有しており、そのため繊維は、縦方向に好 ましく配向することがほとんどか或いは全くなく、ウェブ中でランダムに配向さ れていた。その後、熱可塑性人造繊維を含む第３の層を、セルロース繊維層が熱 可塑性人造繊維の２つの外側層の間に挟まれるように、セルロース繊維層の上に 重ねた。この積層体をその後１組の加熱されたロールの間のニップに送った。 ロールの一方は滑らかな表面のものであったが、もう一方には間隔の開いた突起 のパターンが設けられており、突起の各々は菱形の横断面のものであった。第Ｉ 表及び第II表に、これらのサンプルの製造において使用した運転パラメーターと 種々のサンプルの組成に関する詳細なデータを与える。 第Ｉ表及び第II表に示したようにして製造された先駆体ウェブサンプルを以下 に示す種々の特性に関して試験した。 バリヤー バリヤーは液体及び微生物のしみ通り(strike-through)に抵抗す る布の能力を意味する。バリヤー特性は手術室のスタッフ及び患者を感染から保 護する。 試験 使用した試験方法 静水圧 AATCC 試験法 127-1985 撥油度(Oil Repellency rating) AATCC 試験法 118-1983 水衝撃浸透(Water Impact Penetration) AATCC 試験法 42-1985 水噴霧度(Water Spray Rating) AATCC 試験法 22-1985 強度 医療用不織布は、製造工程から仕上げ製品の使用を通じて引裂及び破 裂を防ぐのに十分なほど強いことも必要である。 試験 試験方法 破断荷重(Breaking Load) IST ¹110.0-70 (82) エルメンドルフ引裂強さ IST 100.0-70 (R82) ムレン破裂強さ IST 30.0-70 (R82) (Mullen Bursting Strength) 引張り伸び IST 110.0-70 (82) ドレープ適性及び快適性 不織布のドレープ適性は覆っている物体の形状に 順応する能力を意味する。物体には、患者、手術室のスタッフ、及び装置が含ま れる。 快適性は、通気性、材料の選択、及び製品のデザインに関係する。 試験 試験方法 フレイジャー通気性(Frazier Air Permeability) IST 70.1−70 (R82) 片持曲げ長さ(Cantilever Bending Length) ASTM D 1388-64 これらの試験の結果を第III表に示す。 ¹ INDA（Association of the Nonwovens Fabrics Industry）標準試験。 上述したように、本発明の第１の目的は、先駆体ウェブを横方向に圧密化して 、ウェブ中の平均細孔サイズと細孔サイズ分布を減少させてウェブに改善された 通気性、強度、風合い、ドレープ性、吸収能力、及びバリヤー特性を付与するこ とである。横方向のウェブの圧密化は、カレンダリングによる圧密化とは区別さ れなければならない。なぜならば、カレンダリングのような厚さを減少させる圧 密化は繊維を平らにし流れの通路を塞ぎ、従って、ウェブの通気性をウェブ延伸 圧密化と比較して大幅に低下させるからである。 低延伸溶融ブローウェブのランダム性は、熱結合及び／又はフィラメントの絡 み合いとともに、繊維を再配向させそして繊維を横方向に圧密化するか又は強く 押すのに十分な圧縮応力を生成させるためのＭＤ応力を発生させ、それによって 一軸延伸中に気孔の大きさを減少させることを可能にする。これは、ウェブの平 面団結性(planar integrity)を分裂させることなくウェブ幅を狭くし、ユニーク な特性の製品を作り出す。後延伸プロセス中に、フィラメントセグメントが延伸 されているときの実際のモジュラスは加工時間−温度効果に依存する。ＣＤにお ける最大の圧密化は、試行錯誤によって、圧縮応力がウェブ中のＣＤセグメント の総体(population)に関して最大限の臨界座屈応力(critical buckling stresse s)に打ち勝ったときのモジュラスで得られる。これは、後延伸プロセスがポリマ ーがゴム状態である温度で好適に行われることに示される。このことは第４、５ 、及び６図に最もよく説明されており、これらの図はそれぞれ不織布繊維のラン ダムな配置、圧密化されていない不織布繊維の理想化された表現、及び圧密化さ れた不織布繊維の理想化された表現を示している。溶融ブローウェブの薄い平面 層を形成するフィラメントのランダムな配置は第４図に示されており、ここでは 、長手繊維26がＭＤに大きく伸び、横繊維27がＣＤに伸び、そして繊維28の中間 セグメントがＭＤとＣＤに対してある角度で伸びている。 分析の目的で、この平面的配置を第５図に示されているような典型的な格子（ cell）で表すことができる。第５図の理想化された表現又はモデルにおいて、繊 維26、27、及び28は繊維の交点29においてゆるい網目構造のように相互に連結又 は結合しているように示されている。ここでも、結合は溶融ブロープロセス中の 融着、又は繊維の絡み合い、又は熱点カレンダリング(thermal point calendaring)技術によるものであることは強調されなければならない。第５図に 示されたウェブ構造がＭＤの張力にさらされた場合、中間繊維28はＭＤに容易に 一列状態になって細孔の寸法を減少させるが、ＣＤ繊維27はそれが加わっている 格子の圧縮に抵抗する傾向があり、第６図に示されているように座屈するか又は 曲がる可能性がある。このことは、本発明による先駆体ウェブの横方向圧密化が 、ＣＤ繊維が座屈する程度に応じて、ウェブ層全体にわたって細孔空間を残すこ とになる。長さ対直径の高い細長比を有する繊維はより容易に座屈する。理想的 には、第６図中の要素27上の圧縮力は２Ｔsin （θ）であり、式中Ｔは要素28中 の引張り力であり、θは要素28とＭＤの間の角度である。交点29において結合し ていない場合、横方向（ＣＤ）の圧縮を生じることなくウェブは容易に破裂する だろう。実際のウェブは第５図及び第６図に示されているような理想化された構 造のみをふくむものではないが、第２図及び第３図に示されているような加熱延 伸プロセスの後多孔度を減少させるのに十分な結合と発生した応力が選択された 先駆体ウェブ中に存在する。座屈したＣＤ繊維27は、ＭＤ引張り延伸力により得 られる圧縮力によって発生した残留多孔度及び細孔寸法を限定するスペーサーと して機能することに注意されたい。大きい直径の繊維及びショットの圧縮を補足 するために、外部的機械的手段を組み入れて高温の延伸されているウェブを17c 近くまでさらに延伸して、高温延伸のみで得られるものを越えてＣＤ繊維の曲げ 及び座屈を増大させることができる。そのような装置の１例が上述の第３図に示 されており、ここではおおむね延伸されたウェブを円環体の次第に細くなる表面 に通すことによって、ウェブに横方向の圧縮力がかけられている。 オーブンから引き出され好ましくは熱硬化された後延伸ウェブは以下のような 驚くべきかつ非常に有用な特性を示す。（1）細孔空間及び細孔サイズ分布の全 ての度合いが減少している。（2）ウェブがＣＤにおいて顕著な弾性を示す。（3 ）ウェブが改善された強度、吸上げ性、吸収能力、通気性、及びバリヤー特性を 示す。これらの特性は以下で詳細に説明する。 上述の改善された特性を有するウェブを達成するための後延伸加工条件及び先 駆体特性は以下の通りである。 第５図中の理想化されたウェブの完全な横方向圧密化に対する幾何学的最小Ｍ Ｄ歪みは42％、即ち、ＤＲ＝1.42であることが観測されなければならない。しか しながら、最も好ましい実施態様において、本発明は約1.42を越える延伸比（Ｄ Ｒ）を意図する。なぜならば、より高い延伸比は多孔度の減少を改善するからで ある。多孔度は部分的座屈したＣＤ繊維のスペーサー効果によって限定される。 樹脂と溶融ブロー操作条件の選択を通じて、必要な特性を有する先駆体ウェブ が上述の説明に基づいて得られる。 溶融ブローにおいて使用されるどのような熱可塑性ポリマー（但し、必要な特 性は有していること）から製造された先駆体ウェブの人造繊維層も使用できるが 、先駆体ウェブの以下のポリプロピレン溶融ブロー層は、テネシー大学で行った 実験において優れた結果をもたらした。 ＰＰグレード （エクソングレード）PD-3495 G ＭＦＲ 800 厚さ 13ミル 幅 14インチ 基本重量 1.5 oz／yd² 多孔度 87％ 結晶度 50％ ウェブの破断点伸び 10％ 第２図に示されているように、一般に平らな配置の先駆体ウェブ17は、本発明 に従って、ポリマーの軟化点と融点の間の温度（例えば、ＰＰの場合約310°Ｆ ）でオーブンに平らなウェブを通すことによって処理される。ライン速度と延伸 比は、オーブンに入るウェブの幅17aのオーブンを出るウェブの幅17cに対する比 （第２図中のａ／ｃ）で表される所望の横方向圧密化を与えるように選択される 。ａ／ｃの値は1.3乃至４であり、1.5乃至３が好ましく、２乃至2.5が最も好ま しい。オーブンに入るウェブの厚さは２乃至100ミルの範囲内であり、オーブン を出るウェブの厚さは２乃至150ミルの範囲内であり、これは特定条件下で厚さ が増加する可能性があることを示している。満足のいく圧密化を達成するために 、1.05乃至3.00、好ましくは1.10乃至2.00、そして最も好ましくは1.2乃至1.8の 延伸比を使用することができる。ライン速度（Ｖ２）は10乃至400 fpmの範囲内 でよい。上述したように、約４より大きい破断延伸比で高温加工できるウェブは 適さない。 オーブンを出る圧密化されアニーリングされたウェブを、環境温度又は追加の 空気のいずれかによって冷却して変形した状態で繊維を硬化させるのが好ましい 。圧密化され熱硬化されたウェブは、最終用途生成物に後で加工するために巻き 取ることができる。 ウェブの圧密化はＭＤの繊維の多くを整列させることによってウェブの熱可塑 性繊維を再構造化する。繊維の結合は、上述したような方法で引張り応力をＣＤ 圧密化に変形し、それによって細孔サイズ分布のウェブの目安の全てを減少させ る。ウェブの細孔サイズ分布のこれらの目安は、コールターポロメーター(Coult er Porometer)によって測定した、最大細孔サイズ（ＭＡＸ）、平均流れ 細孔サイズ（mean flow pore size）（ＭＦＰ）、及び最小細孔サイズ（ＭＩＮ ）である。 定義：本明細書中で使用した用語、特に、後述の実験における用語の理解を高 めるために、工業界において受け入れられている技術的定義と以下の定義を示す 。 ウェブの細孔空間(Web Pore Space)（多孔度）−材料の境界内に含まれる空気 又は気孔の体積の全体積に対する比率。百分率で表される。充填密度(packing d ensity)は１−多孔度である。 コールターポロメーター−ASTM F 316-86に従って液体置換技術を使用してサ ンプルの細孔サイズの目安と分布を測定するための半自動化された装置。 ウェブの細孔サイズ分布−コールターIIポロメーター上でASTM F 316-86 によ って測定した最大細孔サイズと最小細孔サイズの間の細孔サイズの分布。（最大 細孔サイズ（即ち、バブルポイント）は、それが本発明者らが研究した溶融ブロ ーウェブの群全体に関して透過性、圧力降下、及び濾過効率性能特性に強く関係 する点で区別される。） 細孔サイズ分布のASTM F 316-86 の目安−ＭＡＸはウェブを通る流れを支持す る細孔サイズの分布中の最も大きい細孔の通路の直径の標準化された目安である 。ＭＦＰは全体的流れを支持する細孔についての中間（又は平均）細孔通路直径 の目安である。ＭＩＮはウェブの測定された最小細孔サイズである。 ポリマーの結晶度−秩序の乏しい非晶質領域と比較した高度に秩序だった分子 構造の領域の相対分率。結晶度はＸ線又はＤＳＣ分析によって測定される。 ポリマーの複屈折−材料が異方性であるとき、即ち、その屈折率が方向性を有 するときに光学顕微鏡で通常観察される特性。より高い軸方向性の分子鎖を有す る繊維ほど高い複屈折性と比較的低い引張り破断点伸びを有する。 軟化温度−材料が溶融する前に粘着性、粘稠、又は弾性（柔らかい）になり、 その室温モジュラスを失い（そして可塑性伸びを経験する可能性がある）最大の 分子の配向と破損に通じる温度によって特徴付けられる熱特性。 平均繊維直径−対象となる繊維ウェブの走査型電子顕微鏡写真の焦点における 繊維直径の個々の測定から得られるウェブ中の繊維の平均繊維直径。約100本の 繊維を測定する。より細い繊維は一般に溶融ブローにおけるより大きい引落率か ら生じ、より高い複屈折性を有する。 ウェブの破断点伸び−結晶性ポリマーについては歪み速度と温度に依存する。 破断点伸びは、初期状態から始まってポリマーの分子配向（ＭＯ）の最終のよく 秩序だった状態で終わる可塑性変形のプロセスの程度を主に評価する。高い結晶 度と秩序を有する繊維を有する先駆体ウェブは低い破断点伸びを有する（R．J． Samuels のStructured Polymer Properties、John Wiley & Sons、1973より）。 溶融ブローウェブについては、破断伸びによる先駆体ＭＯ状態の評価は、標準化 されたASTM D 5035-90の室温試験よりむしろ高温で最も良好で行われる。なぜな らば、溶融ブローウェブの繊維直径、ＭＯ状態、及び結合の範囲が広いからであ る。溶融ブロー先駆体ウェブは、少なくとも25分-1（又は2500％／分）の歪み速 度及び先駆体の熱可塑性ポリマーの融点より少なくとも10°Ｆ低い温度で高温延 伸したときに得られる破断延伸比（高温破断延伸比）の大きさにによって特徴付 けられた。 ウェブの引張りモジュラス(Tensile Modulus)−小さい伸び（又は圧縮）を生 じさせるのに必要な力の目安である。非常に伸長しにくい材料は通常高いモジュ ラスを有する。 ウェブの弾性−物体の変形後に元の大きさと形状を回復する傾向に関する特性 。伸びからの弾性回復率は（延伸された長さ−回復した長さ）／（延伸された長 さ−元の長さ）によって与えられる。初期の伸び率からの回復率は、例えば、10 0％ＣＤ歪みからの47％の回復率、のように表現される。 評価用に所望の溶融ブローサンプルを製造するためのプロセス条件は以下の用 にコントロールした。 （a）複屈折性と加工中の引張りモジュラスに関連する高温延伸性の水準はラ イン中の第１空気水準(primary air level)を70から95％まで変化させることに よって制御した。 （b）ウェブ中の結合の水準は、空気対ポリマー比、ダイとコレクターの距離 、空気温度、溶融物温度、及びコレクターの真空を調節することによって制御し た。 圧縮にさらされる繊維セグメントの細長比(slendarness)並びに延伸によって 発生する曲げ力の大きさは上述のものに最終的には関係する。 先駆体ウェブの後延伸は第２図及び第３図に示したものと同様な実験装置上で 行った。ロールには速度制御装置が付いていた。 全ての試験において使用されたポリマーはポリプロピレン（ＰＰ）であった。 試験において使用されたＰＰ先駆体ウェブサンプルを第IV表に示す。 ウェブの測定：繊維の直径はサンプルの走査型電子顕微鏡写真によって測定し た。 最大、平均流れ細孔サイズ、最小、及び最大と最小の間に広がる細孔サイズ分 布は、ASTM F 316-86 に従うコールターポロメーターに基づいた。 細孔空間(Pore Space)：測定は、乾燥サンプルの重量と公知の密度の液体で湿 らせたサンプルの重量に基づいた。平面の緻密化は、乾燥ウェブ重量の気孔を含 まないウェブに対する比によって与えられるウェブの充填密度（ＰＤ）の増加に よって証明される。ウェブの多孔度又は細孔空間は１−充填密度によって与えら れる。 圧密化されたウェブの弾性の測定試験は以下の通りであった：与えられた（Ｃ Ｄ）伸び％の直後に元の（ＣＤ）長さに対して回復したサンプルの百分率を測定 。例えば、サンプルＡは100％ＣＤ伸びに続いて元の長さの92％を回復した。圧 密化されたウェブに関するもう１つの試験には液体の方向性吸収が含まれる。水 吸収試験の前に繊維の水湿潤性を改善する界面活性剤をＰＰウェブに塗布した。 界面活性剤は、非イオン性ポリオキシエチレン化tert−オクチルフェノール、ア ニオン性アンモニウムラウリルスルフェート、及びカチオン性スルホベタインの ような非イオン性及びその他の種類のものであった。方向性吸収は、水平な表面 上に保持されたサンプルの１点に１ミリリットルの液体が塗布されたときに得ら れる吸収パターンのアウペクト比によって特徴付けられる。種々の溶融ブロー及 びスパンボンドサンプルについて、吸収アスペクト比は1.7乃至約５の範囲内で ある。２のＤＲで圧密化されたウェブに関して行った試験の結果を第Ｖ表に示す 。1.0（未延伸先駆体ウェブ）及び２（先駆体延伸100％）の延伸比で様々に圧密 化した溶融ブローウェブについての濾過効率値を第９図にプロットした。 第Ｖ表のデータ及びＤＲ＝２で圧密化されたウェブの特性はサンプルＡからＤ の細孔サイズが38乃至65％減少し、同じサンプルについての充填密度が163乃至3 02％増加したことを示している。 最大高温延伸比は、高温加工中の破断延伸比の大きさであり、先駆体溶融ブロ ーウェブのフィラメント中に存在する分子配向を定義するのみである。約3.5を 越える最大ＤＲを有するＰＰのウェブは本発明に従って圧密化されない。第IV表 中の細孔の度合いと第Ｖ表中のＤＲ＝2.0で生じた変化とを比較されたい。第９ 図のデータは、８ミクロン未満、特に６ミクロン未満の繊維直径（これらは好ま しい繊維サイズ及び最も好ましい繊維サイズである）について濾過効率がかなり 改善されることを示している。これらの小さい繊維サイズは米国特許第4,048,36 4号とさらに異なるものであることは注意されたい。別の実施形態 スパンボンドウェブ：上記で示した通り、本発明で具体化される原理は溶融ブ ローウェブ以外の人造繊維の不織ウェブにも適用される。例えば、平均繊維直径 が７〜５０ミクロンでＡＳＴＭ試験Ｄ５０３５−９０による破断点伸びが約２０ ０％未満であることを特徴とするスパンボンドウェブに対してである。スパンボ ンドウェブは、塑性変形引落しによって分子配向させた多数のフィラメントを溶 融紡糸し、それを移動式コレクター上に沈積させて、図４に示したものと同様に 配置された均一フィラメントのランダムな集合体を形成させることによって製造 される。沈積させたフィラメントは次に、スパンボンド材料に一体性と強度を与 えるため、機械的なエンタングリング（entangling；交絡加工）、ニードリング （needling）、高温カレンダリング或いは熱接合法により複数の点で接合する。 なお、フィラメントはコレクターに堆積又は沈積させただけでは通常は融合又は 十分に交絡しないので、熱的又は機械的接合のような接合が通常必要とされる。 スパンボンド加工された先駆体に関しては、延伸フィラメントは比較的高いテナ シティーとモジュラスを有しているので、ウェブの一体性を損なわずにフィラメ ントセグメントが局所的に伸び、座屈し、曲がるように（図５及び図６参照）、 接合は強くなければならない（高温点接合のように）。点接合では、接合点と接 合パターンは一般に次の通りである：加熱接合点の面積はロール面積の５ 〜２５％であって、隆起点の形状は菱形でもその他様々な形状でもよく、点分布 である。 本発明によればスパンボンド（ＳＢ）ウェブの圧密化は次のようにして起こる ：ＳＢウェブの熱延伸で細孔サイズの寸法の縮小が起こり、ＣＤ弾性が生まれる 。これは、引張力によって、フィラメントのＣＤセグメントが塑性座屈及び曲げ を起こして細孔寸法の縮小をもたらすのに十分な圧縮力が生じるためである。Ｃ Ｄ方向の弾性は、図６で理想化したものと同様に配置された強力フィラメントの 十分に接合された網目構造の曲げからの弾性回復の結果である。 スパンボンドプロセスの一例は次の通りである：スパンボンドウェブは、テネ シー大学（University of Tennessee）においてレイコフィル（Reicofil）装置 を用いて９０〜１４０℃で接合したＭＦＲ３５のＰＰから製造した幅１メートル で１オンス／平方ヤードのものであった。オーブン温度は３１５°Ｆで、延伸比 は１．２０であり、生産速度（Ｖ２）は５０ＦＰＭであった。 帯電ウェブ：本発明で考えられるもう一つのヴァリエーションは、圧密化ウェ ブの濾過性能を改良するために圧密化ウェブに静電荷を与えることである。エレ クトレットの製造の際の帯電法を特許文献記載の様々な技術で適用することがで きる。例えばば米国特許第4,592,815号を参照されたい。これは引用によって本 明細書中に組み入れられる。高温圧密化ウェブ中の繊維の充填密度が高いほど、 ウェブへの電子及びイオン移入効率が並外れて高くなる。圧密化試料を帯電させ たときのウェブの濾過効率（ＦＥ）に対する効果の一例として、１．０オンス／ 平方ヤードの先駆体溶融ブロー試料が３０％のＦＥを有したのに対して、このウ ェブを１．５のＤＲで圧密化しただけのもののＦＥは７９％であり、最終的にこ の圧密化ウェブを帯電させた後のＦＥは９９．８％であった。 米国ニュージャージー州ヒルサイドのアキュレート・プロダクツ社（Accurate Products Company）で重さ０．２５、０．５０及び０．７５オンス／平方ヤー ドの数種類の４０インチ幅の溶融ブローポリプロピレン（ＰＰ）先駆ウェブを製 造し、米国テネシー州ノックスヴィルのテネシー大学で０．６オンス／平方ヤー ドのスパンボンドＰＰウェブを製造した。米国サウスカロライナ州グリーンヴィ ルのジョン・Ｄ・ホーリングスワース社（John D．Hollingsworth Company）で ４０インチ幅の綿素材不織布を１０種類製造した（３６インチの幅にトリミング した）。１．０オンス／平方ヤードの重さの綿（ヴェラテック・イージー・スト リート（Veratec Easy Street）精練漂白綿）芯ウェブを製造するために、ホー リングズワース社のフラットトップ付き４０インチカード及びウェブ・マスター ・テイクオフ（Web Master Take-Off）を利用した。１．５、２．０及び３．０ オンス／平方ヤードの綿芯ウェブは、ホーリングズワース社の２．５メートル・ マスターカードを用いてランダムカード綿ウェブをハーゲス（Hergeth）モデル ６．４３０クロスラッパー（Crosslapper）に送ることによって製造した。これ らのウェブには、フォスター（Foster）ニードル（１５×１８×３スタイル）を 用いたディロ（Dilo）モデルＯＤＲニードルループで軽くニードリングした（１ 枚板を用いて１平方インチ当り１２５か所のパンチ）。これらのウェブが４０イ ンチカーディング及び熱接合ラインに移動した時点で、カードウェブ用コンベヤ ー系の後部にＭＢ（又は場合により必要とされればＳＢ）ウェブを載せた。カー ド下側のコンベヤーに乗って移動するＭＢ（又はＳＢ）ウェブの上に特定重量の 綿芯ウェブを巻き出した。上記の通り、ウェブ・マスター・テイクオフを利用し て上記カード上で１．０オンス／平方ヤードのウェブをカーディングした。この カード綿ウェブの上に上層ＭＢ（又はＳＢ）ウェブを巻き出して、この三層積層 体を、１６．６％の接合面積を与える隆起菱形パターンをもつ加熱鋼製トップロ ールをもつカスターズ（Kusters）社２本ロール１．５メートル加熱カレンダー のニップに４５度の角度で運搬した。加熱ボトムロールは平滑鋼製表面をもって いた。 表VIには三層積層体の性状、特にそれらの組成を示す。表VIIには、圧密化前 の三層積層体の幾つかの性質と、上述の通り圧密化した後の性質の数値との比較 を示す。表VIIIは、三層積層体の圧密化の前後における液体吸収能力と保持能力 の結果を示す。表IXは、圧密化三層積層体の弾性回復、破断強度及び伸び率の試 験結果を示す。 表IXから、三層積層体の圧密化によって一般に圧密化ウェブのＭＤ破断強度が 増大し、ほとんどの場合ウェブのＣＤ破断強度に関する材料変化がみられなかっ たことが分かるであろう。ウェブの圧密化によって一般にＭＤ方向のウェブの伸 び率（％）が低下したが、ウェブのＣＤ方向の伸び率（％）は大幅に増大した。 表VIIにみられる通り、圧密化ウェブでは非圧密化ウェブに比べて気体透過性 が増大し静水圧値が減少したが、このことは、本発明の圧密化ウェブでは蒸気又 は気体がウェブ層の中を流通する能力が改善されていることを示しており、した がってその通気性が向上していることの指標である。この知見は、ウェブの圧密 化前後における吸上比及び撥油度と併せて勘案すると、ウェブが圧密化ウェブ層 への液体（例えば血液）及び細菌の浸透に対して増大した抵抗性を呈することを 示している。表VIIIに示す通り、非圧密化ウェブよりも圧密化ウェブの液体吸収 能力の増大した数値は、それぞれの保持能力と併せて、圧密化ウェブが液体を圧 密化ウェブ中に吸収し保持する能力の尺度であり、したがって、ウェブの片側の 表面から逆側の面へと液体がしみ通るのを防止する能力の尺度である（すなわち 、液体はウェブのセルロース製の芯層の中に容易に捕獲される）。 表IXから、圧密化ウェブがＣＤ歪みからの良好な弾性回復を示すこと、したが って、例えば医療用使い捨て包帯やピローケースなど、ウェブの弾性が何らかの 重要性をもつ多種多様な物品の製造に有用なウェブができることも分かるであろ う。 三層積層体の曲げ長さは一般に１〜２ｃｍの範囲内にあり、１層又は２層のＳ Ｂを含んだ三層積層体の曲げ長さはそれよりも低かった。同様に、１つのＳＢ層 を含んだ三層積層体では気体透過性の値が高かった。２つのＳＢ層（ＳＣＳ）を 含んだ試料IIＣはＭＣＭ型及びＳＣＭ型三層積層体のおよそ１０倍の気体透過性 を有していた。 セルロース繊維の内層を含んだ圧密化ウェブの視覚的及び物理的検査からそれ らが優れた風合いをもっていることが判明した。こうした検査では、ウェブは柔 らかな感触を示し、ＭＢ又はＳＢウェブ或いはＭＢ及び／又はＳＢウェブの組合 せでしばしば経験される特徴的なザラツキを示さなかった。確実に判明している わけではないが、綿の内層ウェブをもつ三層積層体の圧密化によってウェブの平 面内及びウェブの平面に対して様々な角度で綿繊維のさらに一段とランダムな配 向が生じ、それによって綿繊維がウェブ全体に見掛けの嵩高さと柔らかさを与え るものと思料される。いずれにせよ、圧密化三層積層体は非圧密化三層積層体に 比べて明確に改善された風合いを示す。さらに、圧密化ウェブは良好な適合性を 示す。 本発明の圧密化ウェブ中のセルロース層の存在は、セルロース繊維が比較的迅 速に分解されるという点で本発明のウェブを環境面で望ましいものにする。そう すると、その分解によってウェブ中のポリマー成分の崩壊が促進されるので、本 発明のウェブは環境に対して有害性の少ないものになる。 本明細書中において実験データで実証した通り、本発明の方法で、不織布に様 々な分野での用途を与えるような独特かつ有用な性質をもつ不織布が製造される 。細孔サイズが縮小され細孔サイズ分布が狭くなるという性質のため、ウェブは 濾過及び吸収用に理想的に適している。ＣＤ弾性の性質は、濾過（例えば、顔の 輪郭への適合が重要性をもつ外科用マスクなど）並びに可撓性ガウンやおむつや 衛生用品などのその他の用途におけるウェブの有用性を高める。強度の性質は、 ほとんどすべての用途における圧密化ウェブの有用性を高める。 本明細書中で開示した思想のさらに別の実施形態では、本発明者らは本明細書 中に記載したタイプのウェブの処理を、幅方向、すなわち横方向（ＣＤ）にウェ ブを圧密化するのとは対照的に、ウェブが長手方向、すなわち縦方向（ＭＤ）に 圧密化されるように行うことができることも発見した。この実施形態によれば、 ウェブを、ウェブの供給源から、ウェブの両側縁部をつかんでウェブを横方向に 引伸ばす機構に送るが、その間ウェブが当該機構を通って前方に移動するときに ウェブが加熱される。この実施形態で重要なことは、ウェブが横方向歪み機構に 掛合し始める前又は最中に、横方向歪み機構によるウェブの受入れ速度を超える ようなウェブの前方移動速度にウェブの前方への移動を速めて、ウェブの両側の 縁部が横方向歪み機構に掛合するときに超過ウェブ長が「ひだつけ」されるよう にする。横方向歪み機構の操作環境に存在するこのようなウェブの「過剰」長さ が存在しない場合、ウェブ本体は長手方向に圧迫されると同時に横方向に引張ら れてウェブがウェブ平面内での一様な歪みにさらされることになる。すなわち、 ウェブは横方向圧迫と長手方向の張力の組合せによってもたらされるウェブ全域 での不均一な歪みを受けるようになるが、このような不均一性は本発明によって 防止されたものである。 ウェブをそのＭＤに圧密化する（すなわちウェブの長手方向への圧縮）ための 方法の典型的な実施形態では、横方向歪み機構に送られるウェブの過剰長さの程 度は、圧密化プロセスにおいてウェブに加えられる横方向の張力の関数である。 例えば、１単位長のウェブの幅を１００％引伸すような値の横方向張力をウェブ に加えることを望む場合、横方向歪み機構にウェブを２単位長まで導入するであ ろう。同様に、１単位長のウェブをその横方向に２５％引伸ばすことを望む場合 、横方向歪み機構にウェブを１．２５単位長まで導入するであろう。こうした手 段によって、横方向歪み機構から送り出される圧密化ウェブは横方向の寸法は増 しているものの、望ましい均一な平面内での歪みを保持していて、換言すれば横 方向に伸長していて長手方向に収縮している。さらに、超過ウェブ長によって、 上述したウェブの横方向への圧密化の場合とは逆に、ウェブの長手方向の繊維構 造が崩壊する。 好ましくは、ウェブの長手方向にそってのウェブの圧密化の非均一性を防止す ると共に圧密化ウェブの生産の経済性を高めるために、ウェブへの横方向の張力 の適用は本質的に連続的である。その目的のため、図１４〜図１６に、本発明の この実施形態の長手方向に圧密化されたウェブの製造に有用な装置の具体例を示 す。 図１４〜図１６を具体的に参照すると、図示した装置には、１５０という数字 で総括的に示す上部構造が含まれ、これには、水平部材１６０、１６２、１６４ 、１６６、１６８及び１７０を支持するための複数の直立部材１５２、１５４、 １５６及び１５８が含まれている。さらに、これらの水平部材は、装置の各種要 素を受容し支持する機能をもつ。具体的には、図示した装置には、１組のマッチ ングスプロケット１７２及び１７４が含まれており、これらは横断部材１６４の 上に回転可能な状態で載置されている。これらのスプロケットは同じ平面内に置 かれていて、それらのスプロケットの互いに向き合った部分の歯１７６及び１７ ８の間の間隔が横方向の歪みが加えられるウェブ１８０の未伸長状態での幅 よりも若干短くなるように離して置かれている。チェーン手段１８２が、第一の スプロケット１７２に対して部分的に巻き付くような関係で与えられており、そ こからチェーンは部分的に巻き付くような関係でアイドラースプロケット１８４ へと張られ、そこから別のアイドラースプロケット１８６の周りに張られており 、チェーンはそこからスプロケット１７２の外側部分１８８に戻って部分的に巻 き付き、そこから駆動スプロケット１９０の周りに張られて、そこからアイドラ ースプロケット１９２の周りに張られ、チェーンはそこから一組みのマッチング スプロケット１７２と１７４の第二のスプロケット１７４に部分的に巻き付き、 そこからアイドラースプロケット１９４に部分的に巻き付き、そこから別のアイ ドラースプロケット１９６の周りに張られており、チェーンはそこからスプロケ ット１７４の外側部分１９８に戻って部分的に巻き付き、そこからアイドラース プロケット２００の周りに張られて、次にアイドラースプロケット２００に巻き 付いて、そこから第一のスプロケット１７２に至る。重要なことに、アイドラー スプロケット１８４及び１９４の各々は、装置の長手方向の中心線２０２に対し て、第一のスプロケット１７２の歯１７６の上記長手方向の中心線に向かって内 側の部分よりも外側の位置に置かれている。これらのスプロケット１８４及び１ ９４は、横断部材１６２に沿った各々の横方向の位置が調節可能で各スプロケッ トの横方向の位置が選択できるように載置されている。こうした手段により、こ れらのスプロケット１８４及び１９４の各々の横方向の位置を調節して、スプロ ケット１７２及び１７４それぞれの最も内側に向いた歯１７６及び１７８の周り のチェーン１８２の巻き付きの程度を選択することができる。以降でさらに十分 に明らかになるであろうが、１組のスプロケット１７２及び１７４の最も内側に 向いた歯１７６及び１７８の周りのチェーン１８２の巻き付きの程度によって、 ウェブが装置の中を前方（矢印“Ａ”）に進行するときにウェブに加わる横方向 の張力の程度が決まる。アイドラースプロケット１９２及び２００は横断部材１ ６８の上に、これらのスプロケットがチェーン１８２の張力を調節するための張 力調整スプロケットとして作用し得るように載置される。 図１４〜図１６をさらに参照すると、図示した装置には、縦方向（矢印“Ａ” ）に圧密化するためのウェブ１８０のロール２０４が含まれており、このロール は 横断部材１７０に固定された適当な支持部材２０６に載置される。ウェブ１８０ のロールからの巻き出しは変速モーター２１０によって行われるが、この変速モ ーターは、ウェブがロールから所定の制御された前進速度で送り出されるように するため、ロール２０４の搭載シャフト２１２と伝動して接続されている。ウェ ブ１８０はアイドラーロール２１４（図１５）の下を移動し、そこから１対のフ リクションローラー２１６及び２１８とチェーン１８２との間で形成されるニッ プを通過する。図示した通り、これらのフリクションローラーの各々はウェブ１ ８０の両側の縁部２２０及び２２２と隣接して位置する。これらのフリクション ローラーの各々はそれぞれの変速モーター２２４及び２２６によって所定の制御 された速度で回転するが、各変速モーターはそれぞれのフリクションローラーと 伝動して接続されている。モーター２２４及び２２６の各々からの制御用リード 線２２８及び２３０はモーターとコンピューター化コントローラー２３２とを接 続しており、そのコントローラー２３２によってフリクションローラーの回転速 度が選択され維持される。 モーター手段２３４には駆動スプロケット１９０が伝動するように施設されて おり、それによって幾つかのスプロケットに張られたチェーン１８２を動かす動 力を与える。チェーンはひと続きのループであるので、その進行速度はその長さ のどの点においても一定である。 送風機（図示せず）を含んだヒーター手段２３６はダクト２３８と接続してお り、ダクトの出口２４０は１組のスプロケット１７２及び１７４と隣接しかつ両 スプロケット間の間隔まで横に広がった位置で終わる。こうして、ヒーターから の熱風はウェブの下側に当るように向けられており、ウェブが加熱されるように ウェブはその出口２４０の上を通過するように運搬される。所望により、圧密化 の遂行に必要とされるある限られた時間熱風がウェブと接触状態のまま保持され るように、出口２４０から放出される熱風をフード付きチャンバー又は類似物の 中に放出してもよい。 １組のスプロケット１７２及び１７４の下流には、冷風源２４６と出口をつな ぐダクト２４４の出口２４２が位置している。 ウェブがフリクションローラーとチェーンとの間で形成されるニップを通過す るとき、フリクションローラーの回転は当該ローラーの接線速度がチェーンの前 進速度よりも大きくなるように選択する。この速度差によって、ウェブがスプロ ケット１７２及び１７４に送られるときフリクションローラーでウェブの前方へ の移動が促進され、そのため、ウェブの幅全体に横方向に伸びた一連の嶺２４８ と谷２５０（図１６）ができるが、これらの嶺と谷はウェブの超過長に相当する 。 ウェブを長手方向に圧密化するためのこの方法によれば、図１５及び図１６を 参照して、ウェブ１８０は供給ロール２０４から、チェーン１８２の前方への移 動速度と実質的に等しくかつ自由なＭＤ収縮のために必要なウェブの超過長を与 えるように調節されたウェブ前進速度で引き出される。ウェブがフリクションロ ーラー２１６及び２１８に近付くと、ウェブの両側縁部２２０及び２２２はそれ ぞれチェーンに少なくとも部分的に巻き付く。こうしたウェブ両端のチェーンへ の巻き付きは、ウェブをチェーンとフリクションローラーとの間に位置させ、ウ ェブ両側縁部の一部がチェーンの外側（装置の中心線から離れた方向）にはみ出 し、かかるウェブ両側縁部がチェーンとスプロケット１７２及び１７４の歯の間 に取り込まれるようにする働きをする。ウェブの挟み込まれた縁部がスプロケッ ト１７２及び１７４の回転に伴って前方に移動するにつれて、チェーンとスプロ ケットの弧状運動の作用として、ウェブの幅が広がる（すなわち、ウェブが横方 向に引伸ばされる）。こうした横方向の歪みはウェブの長手方向の圧密化をとも なう。横方向への引伸ばしの間に超過長のウェブが利用できるので、ウェブの繊 維構造は長手方向において崩壊（すなわち圧密化）し、その結果、ウェブは望み 通り長手方向に圧密化されることになる。横方向へのウェブの圧密化の場合と同 様、こうした長手方向への圧密化の場合にも、ウェブの前進速度は歪みを与える 過程において変化（減少）する。より詳細には、横方向への圧密化の場合、ウェ ブが圧密化されるにつれてウェブの長さが長くなる。長手方向への圧密化の場合 、ウェブが長手方向に圧密化されるにつれてウェブの長さは短くなる。このよう なウェブ長の短縮は、横方向のウェブ圧密化に伴うウェブ長さの増大と基本的に 同じ程度である。したがって、ウェブが最初に横方向の歪みを経験するときのウ ェブの線速度と横方向の引伸ばしが停止したときのウェブの線速度との比は１． １：１〜２：１の範囲内にあり、これは横方向の圧密化では速度が増大する のとは対照的に、ウェブの前進速度がウェブの長手方向の圧密化の過程で減少す ることを示している。各スプロケット１７２及び１７４の周りへのチェーンの巻 き付きの程度は、スプロケット１７２及び１７４に対するアイドラースプロケッ ト１８４及び１９４の相対的な位置によって選択され維持される。チェーンがス プロケット１７２及び１７４を離れてアイドラースプロケット１８４及び１９４ に巻き込まれるようになると、ウェブの両側縁部はチェーンとスプロケット１７ ２及び１７４から解放される。解放されたウェブはロール２５２に回収してもよ いし、或いは別の装置又は処理ステーションに送ってもよい。 重要なことは、ウェブがチェーンとスプロケット１７２及び１７４の間に取り 込まれる領域にウェブが進入したときに、ウェブの下側からウェブに向かって熱 風を吹き付けることによって、ウェブが加熱されることである。こうしたウェブ の加熱は、好ましくは、ウェブが所望の大きさに横方向に引伸ばされるまで継続 する。しかる上に、ウェブを好ましくは、自然気流により或いは冷風をウェブの 上側表面及び／又はウェブの下側表面に向かって吹き付けることによって、冷却 する。 上述のウェブの長手方向の圧密化を遂行するためのさらに別の実施形態（図示 せず）では、ウェブの両側縁部を間隔をおいた掴み具（例えばチェンジ（change ）、ピンなど）の列によって掴んでもよい。ウェブの両側にあるこれらの掴み具 は送路手段の上に搭載されており、送路手段は掴み具を前方に移動させ、ウェブ を加熱ゾーンへと運んで通過させる。加熱ゾーンに先だって、掴み具は各々（装 置のＭＤに）距離Ｘで離隔されている。掴み具がウェブを加熱ゾーンに移動させ るにつれて、掴み具の各列の一連の掴み具の間の距離が減少する。このような掴 み具同士の間隔の減少の程度及び速度は、ウェブが横方向に引伸ばされる際のウ ェブ長の長手方向の収縮に適応した分だけウェブの速度が減少するように選ばれ る。ウェブの両側に配置された２列の掴み具の掴み具の前方への移動が末広状の 経路をとるように選択することによって、ウェブが横方向の引伸ばされることに なる。この実施形態では、掴み具及びその移動式搭載手段は、図１４及び図１６ に示した横方向歪み機構と同じ結果を与えるような横方向歪み機構を画定する。 上述の実施形態で使用したウェブは、ウェブの横方向の圧密化に関して本明細 書中で前述したものと同一であってもよい。さらに、ウェブの繊維構造の再配列 並びにそれと同時に起こるウェブの性質の向上などの結果は、ウェブの繊維構造 に加わる歪みの方向、したがって、繊維構造の崩壊の方向及びそれと同時に起こ るウェブの長手方向の圧密化の方向が横方向の圧密化の場合に起こる崩壊などの 方向から９０度配向していること以外は、ウェブの長手方向の圧密化について説 明したものと同じである。横方向に引伸ばしたウェブの濾過及びその他の性質は 、長手方向に引伸ばしたウェブのものと均等である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｄ０４Ｈ 13/00 7019−4Ｃ Ａ６１Ｌ 15/01 Ｄ０６Ｃ 3/06 7421−4Ｃ Ａ６１Ｆ 13/18 ３０３ (72)発明者 ワズワース、ラリー・シー アメリカ合衆国、テネシー州 37992、ノ ックスビル、ビショプ・リッジ・ロード 2024

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．不織ウェブを後処理する方法であって、 (a)第１及び第２の層、及び第３の層から製造された先駆体不織ウェブを選択 する工程であって、前記第１及び第２の層の各々が少なくとも30％の結晶度を有 する非エラストマー性熱可塑性プラスチック繊維をランダムに集めたものであり 、前記第１及び第２の層の各々が熱可塑性プラスチックの融点より少なくとも10 °Ｆ低い温度及び少なくとも2500％／分の歪み速度における４未満の最大加工破 断点延伸比、及びASTM F 316-86 に基づく４乃至250 ミクロンの最大細孔サイズ を有する工程、 (b)先駆体不織ウェブを熱可塑性プラスチックの軟化温度と融点の間の温度で 加熱する工程、 (c)加熱された先駆体不織ウェブを実質的に横方向の張力下延伸してウェブを 縦方向に圧密化させそれによってウェブの最大細孔サイズを少なくとも20％減少 させる工程であって、加熱及び延伸工程を、先駆体不織ウェブを加熱しながら第 １の線速度で横方向歪み機構に送ること及び横方向歪み機構からの先駆体不織ウ ェブを第２の線速度で引き出すことによって連続的に行う工程、及び (d)ウェブを冷却するか又は冷却させる工程、 を含む方法。 ２．延伸工程が、ウェブに先駆体不織ウェブの平均流れ細孔サイズよりも少なく とも20％小さい平均流れ細孔サイズを与えるのに十分である、請求項１の方法。 ３．延伸工程が、ウェブに先駆体不織ウェブの充填密度よりも少なくとも20％大 きい充填密度を与えるのに十分である、請求項１の方法。 ４．延伸工程の後延伸張力を解放し、そして延伸張力の解放の前に冷却工程を行 ってウェブを熱可塑性プラスチックの軟化温度より低い温度まで冷却する、請求 項１の方法。 ５．先駆体不織ウェブの第１及び第２の層の少なくとも一方が、0.5 乃至８ミク ロンの平均繊維直径を有し、ASTM D 5035-90に基づいて40％未満の破断点伸び を有する溶融ブローウェブである、請求項１の方法。 ６．熱可塑性プラスチックがポリプロピレン、ポリエチレン、及びそれらのコポ リマーから成る群から選択されるポリオレフィンであり、加熱工程を190乃至350 °Ｆの温度で行う、請求項１の方法。 ７．熱可塑性プラスチックがポリエステル、ポリアミド、セルローストリアセテ ート、セルロースジアセテート、ポリ−４−メチルペンテン−１、ポリフェニレ ンスルフィド、液晶ポリマー、及びフルオロポリマーから成る群から選択される 、請求項１の方法。 ８．溶融ブロー先駆体ウェブがランダムに分布した全体にわたる繊維−繊維結合 を有する、請求項６の方法。 ９．先駆体不織ウェブの第１及び第２の層の少なくとも一方が、７乃至50ミクロ ンの平均直径の繊維を有し、ウェブ全体にわたって分布した間隔の開いた結合を を有するスパンボンドウェブである、請求項１の方法。 10．溶融ブロー層がASTM D 5035-90に基づいて30％未満の破断点伸びを有する、 請求項５の方法。 11．先駆体ウェブが、溶融ブロー層／綿層／溶融ブロー層から成る複合体であり 、これらの層は間隔の開いた複数の場所において熱によりお互いに結合されてい る、請求項１の方法。 12．先駆体ウェブが６乃至160インチの幅と２乃至100ミルの厚さを有し、延伸さ れたウェブが先駆体ウェブの125％を越える幅と２乃至150ミルの厚さを有し、延 伸されたウェブの先駆体ウェブに対する厚さの比が１：１乃至1.5：１の範囲内 である、請求項１の方法。 13．ランダムに配置された非エラストマー性熱可塑性人造繊維から成る第１及び 第２の層及び第１及び第２の層の間に挟まれたセルロース系ステープルファイバ ーから成る第３の層を含む積層された先駆体不織ウェブから製造された不織ウェ ブであって、前記ウェブは一軸的に延伸され熱硬化され、一軸的な加熱と延伸は 先駆体不織ウェブを第１の線速度で横方向歪み機構に送ること及び横方向歪み機 構からの先駆体不織ウェブを第２の線速度で引き出すことによって連続的に行わ れ、それによって熱可塑性繊維の大部分が圧密化され一般に延伸の 方向に整列させられそして小割合の熱可塑性繊維のセグメントが延伸の方向に対 して横方向又は横断方向に置かれ、それによって不織ウェブが先駆体ウェブの最 大細孔サイズの80％未満の最大細孔サイズによって特徴付けられそして横方向の 50％伸びからの少なくとも70％の回復率の横方向弾性を有する、不織ウェブ。 14．先駆体不織ウェブの第１及び第２の層がランダムに結合し0.5乃至８ミクロ ンの平均直径を有する非エラストマー性熱可塑性溶融ブロー繊維から成る、請求 項13の不織ウェブ。 15．繊維がウェブの水湿潤性を増加させる界面活性剤で少なくとも部分的に被覆 されている、請求項13の不織ウェブ。 16．３乃至40ミクロンの平均流れ細孔サイズを有する、請求項14の不織ウェブ。 17．先駆体不織ウェブから製造された不織ウェブであって、先駆体不織ウェブが 非エラストマー性熱可塑性人造繊維を有する第１及び第２の個々の不織ウェブ及 び第１及び第２の層の間に挟まれたセルロース系ステープル天然繊維から成る第 ３の層から成る積層体を含みそして一軸的に延伸され熱硬化され、一軸的な加熱 と延伸は先駆体不織ウェブを加熱しながら第１の線速度で横方向歪み機構に送る こと及び横方向歪み機構からの先駆体不織ウェブを第２の線速度で引き出すこと によって連続的に行われ、それによって繊維の大部分が圧密化され一般に延伸の 方向に整列させられそして小割合の繊維のセグメントが延伸の方向に対して横方 向又は横断方向に置かれ、それによって不織ウェブが先駆体ウェブの最大細孔サ イズの80％未満の最大細孔サイズによって特徴付けられそして横方向の50％伸び からの少なくとも70％の回復率で定義される横方向弾性を有する、不織ウェブ。 18．非エラストマー性熱可塑性繊維及びセルロース系ステープル天然繊維を有す る積層体先駆体不織ウェブから製造された縦方向に伸びる不織ウェブであって、 繊維の大部分がウェブの縦方向において圧密化されそして一般にウェブの縦方向 に対して横断方向に置かれていることを特徴とし、圧密化は先駆体不織ウェブを 加熱しながら第１の線速度で横方向歪み機構に送ること及び横方向歪み機構から の先駆体不織ウェブを第２の線速度で引き出すことによって行われ、そ れによってウェブの最大細孔サイズは先駆体ウェブの最大細孔サイズの70％未満 であり、ウェブ中の繊維の大部分はウェブの縦方向に対して横断方向に伸びてお りそしてその一部分は縦方向の繊維に結合しており、前記ウェブはさらにウェブ の縦方向において50％伸びからの少なくとも70％の回復率で定義される弾性の水 準を有することを特徴とする、不織ウェブ。 19．請求項18の不織ウェブを含むフィルター。 20．請求項19のフィルターを含む顔面マスク。 21．繊維が静電気を帯びている、請求項18の不織ウェブ。 22．繊維が付加された電気を帯びている、請求項18の不織ウェブ。 23．非弾性熱可塑性繊維を含む不織ウェブを後処理するための装置であって、 前記装置を通してウェブを延伸するための輸送手段、 輸送されたウェブを熱可塑性繊維の軟化点と融点の間の温度に加熱するため の手段、及び ウェブを縦方向に圧密化するための、加熱されたウェブの両側の縁部をつか み、そして前記輸送手段によってウェブを装置を通して引張りながら加熱された ウェブに横方向の歪みをかける手段（ウェブは装置を通して縦方向に引張られる ）、 を含む装置。 24．掴み手段によるウェブの受入れ速度を越える速度でウェブを掴み手段に導入 して、ウェブの両側の縁部が掴み手段によって掴まれるときウェブにひだがつく ようにする、請求項23の装置。 25．ウェブによって定義される平面においてウェブが実質的に均一な歪みにされ されるように掴まれたウェブに強制を加える手段をさらに含む、請求項23又は24 の装置。 26．輸送手段がウェブを掴み手段に第１の線速度で導入し、掴み手段からウェブ を第２の線速度で取り去り、第２の線速度の第１の線速度に対する比率が１：1. 1乃至１：２の範囲内である、請求項23乃至25のいずれか１請求項の装置。 27．掴み手段と輸送手段がウェブに対して連続的に作用する、請求項23乃至26の いずれか１請求項の装置。 28．掴み手段が、ウェブの両側の縁部をつかむための周辺に置かれた歯を有する スプロケットである、請求項23乃至27のいずれか１請求項の装置。 29．加熱手段が、隣接して配置された出口を有し掴み手段の間で広がるダクトを 通して空気を送るための送風機を含む、請求項23乃至28のいずれか１請求項の装 置。 30．掴み手段の下流でウェブを冷却する手段をさらに含む、請求項23乃至29のい ずれか１請求項の装置。 31．掴み手段がウェブの両側の縁部をつかむための手段を有する掴み具の列であ り、各列の掴み具はある距離をおいてお互いに離されており、この距離は掴み具 の列が加熱手段を通るにつれて減少し、それによってウェブの速度がウェブの縦 方向の収縮に従って減少する、請求項23乃至30のいずれか１請求項の装置。 32．非弾性熱可塑性繊維を含む不織の長手方向に伸びるウェブを後処理する方法 であって、 長手方向に前進するウェブを引張りながら熱可塑性繊維の軟化点と融点の間 の温度にウェブを加熱すること、及び 縦方向のウェブの引張りを続けながら、加熱されたウェブの両側の縁部を掴 み、加熱されたウェブに横方向の歪みを加えてウェブを長手方向に圧密化するこ と、を含む方法。 33．非弾性熱可塑性繊維を含む、長手方向に圧密化された、不織の長手方向に伸 びるウェブであって、 長手方向に前進するウェブを引張りながら熱可塑性繊維の軟化点と融点の間 の温度にウェブを加熱すること、及び 縦方向のウェブの引張りを続けながら、加熱されたウェブの両側の縁部を掴 み、加熱されたウェブに横方向の歪みを加えてウェブを長手方向に圧密化するこ と、を含む方法によって製造されたウェブ。