JPH11501085A - 増加した湿潤強度を持つスパンレース材料を製造するための方法およびその方法によるスパンレース材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 水流交絡された不織布材料、それは水流交絡法後に、材料の湿潤強度を増加させる観点で、プラズマまたはコロナ処理を受けさせる。繊維の表面がその処理により繊維−対−繊維摩擦が増加するような態様で変性されると信ぜられる。

Description

【発明の詳細な説明】 増加した湿潤強度を持つスパンレース材料を製造するための 方法およびその方法によるスパンレース材料 発明の背景 本発明は増加した湿潤強度を持つ水流交絡した（hydro-entangled）不織布材 料を製造するための方法に関する。 水流交絡法（hydro-entanglement）またはスパンレース法（spunlacing）は１ ９７０年代に導入された方法である、例えばカナダ特許８４１９３８号を参照。 この方法は乾式積層された（dry-laid）または湿式積層された（wet-laid）繊維 ウェブのいずれかの形成を含み、その後で繊維が高圧力下の非常に微細な水流ジ ェットにより絡ませられる。複数の列の水流ジェットが移動可能な金網上で運ば れる繊維ウェブに対して向けられる。絡ませられたウェブはその後で乾燥される 。材料中に使用されるそれらの繊維は合成または再生ステープル繊維、例えばポ リエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、レーヨンおよび同様物、パルプ繊維 またはパルプ繊維とステープル繊維の混合物、であることができる。スパンレー ス材料は妥当な費用で高品質で製造することができ、高吸収性能力を発揮する。 それらは特に家庭用または産業用のふき取り材料として、健康管理用の使い捨て 材料として、等に使用される。 パルプ繊維と比較的に短い（＜２５mm）合成または植物繊維の混合物に基づく スパンレース材料はしばしば乾燥状態で良好な強度特性を持つ。この形式の材料 における結合システムは、乾燥状態での、材料中の全ての繊維間の摩擦と材料中 のパルプ繊維間の水素結合との組合せである。水および他の極性溶媒中では、パ ルプ繊維間の水素結合は多少とも消失し、材料の強度は湿潤状態での繊維間の摩 擦に全く依存することになる。 極性溶媒に対するこの敏感性は、例えば、酢酸エチルビニル、アクリル酸エス テルまたはスチレンブタジエンに基づく通常のタイプのラテックスのような種々 の結合剤の添加により減少させることができる。例えば、ポリアミドエピクロロ ヒドリンタイプの湿潤強度強化樹脂もまたスパンレース材料の強度特性を改良す る。 種々の結合剤の助けによるスパンレース材料の強化はその材料がどこでそして どの様に使用されるかにより多少とも深刻な性質上の多数の問題を引き起こす。 ある化学結合剤は一般に存在する溶媒に対して抵抗性が乏しく、そのある物は溶 媒と一緒に清浄化するためのふき取り布として使用する不織布材料のためには重 大な欠点となる。結合剤強化はしばしば材料の硬直化をもたらし、これはまた柔 らかくてゆるやかにたれさがる不織布材料が要求されるところのある応用のため には重大な欠点でありうる。更に、結合剤の添加は化学処理であり、それはしば しば環境上の観点から望ましくない。 スパンレース材料の湿潤強度を上昇させる今一つの方法は熱的結合によるもの であり、それは材料が熱可塑性繊維を含む場合に用いることができる。そのよう な場合に、材料中の熱可塑性繊維は水流交絡法の後に上昇させた温度と圧力によ り溶融される。この方法の持つ欠点は材料がより硬直となり、溶融した熱可塑性 繊維が部分的に堅い領域を形成し、これが例えば研磨中にデリケートな表面に刻 み目をつけうることである。熱的結合の持つ更なる欠点は繊維再循環が混合材料 （例えばセルロース／ポリプロピレン）ではより困難になることである。 繊維製造と結合して最初に合成繊維の摩擦を増加させることもまた考えられる 。しかし、これは形成中にできるかぎり均一な分散体を維持するために可能な限 り低い繊維−対−繊維摩擦を持つことが望まれる湿式−または泡−形成中に問題 を起こす。加えて、もし良好な交絡結果が望まれるなら引き続いての水流交絡法 のためには比較的低い繊維−対−繊維摩擦が要求される。 種々の材料の表面に化学的−物理的に影響を与えるための多数の新しい方法が この数年間に開発された。これらの方法の中に電子放射、紫外線法およびプラズ マ法をあげることができる。これらの方法の利点はその処理がガス相で起こるこ とであり、かくして材料は優しく処理され、引き続いての乾燥または後処理が必 要とされないことである。 プラズマはイオン、電子、フリーラジカル、ＵＶ範囲の光子、分子および原子 を含むガスのための一般用語である。プラズマは電気的に中性で、通常エネルギ ー源が電波またはマイクロ波の形であるところの放電によって発生させられる。 プラズマ処理はコロナ処理を更に発展させたものであると言うことができ、主 たる差はコロナ処理は大気圧で起こるが低温プラズマのいわゆるグロー放電は減 圧で起こることである。プラズマ処理は希望の結果に依存して種々のガスの存在 で実行することができる。 プラズマ処理は今日では例えば被覆可能な表面にプラスチック成分を供給する ために使用される。それはまた、繊維の湿潤性を増加し、並びに繊維と充填材間 の接着性を増加する目的を持って繊維の表面を化学的に変性するために用いられ る。熱可塑性母材中に埋込まれる強化繊維のプラズマ処理がＵＳ−Ａ−５１０８ ７８０に記載されている。プラズマ処理の効果は繊維または材料表面にフリーラ ジカルが形成されることであると信ぜられる。これらのフリーラジカルはそれか ら互いに、またはプラズマ相の成分と、または処理された材料がプラズマ反応器 から取り出されるや否や、大気中の分子、例えば酸素ガスと反応することができ る。 コロナ処理は高分子フィルムの表面を形態学的におよび化学的に変性するため に、そして特に印刷インクの接着性を改善する目的のためにまたはフィルムに孔 をあけるためにずっと前から用いられてきた。コロナ処理のための装置が例えば ＵＳ−Ａ−４２８３２９１に記載されている。おむつおよび衛生ナプキンのよう な吸収性製品のための表面材料をコロナで処理すること同時に材料がまた液体浸 透性を増加させるために界面活性剤で処理されることが、例えばＵＳ−Ａ−４５ ３５０２０およびＥＰ−Ａ−０４８３８５９から知られている。コロナ処理のお かげで、改良された永久湿潤性が達成されている。ＥＰ−Ａ−４８４９３０には 例えばメルトブローン材料のふき取り布が反復使用時の改良された永久吸収特性 を持つ材料を提供するためにコロナで処理できることが開示されている。 この発明の目的 本発明の目的は特に湿潤状態での改良された強度特性を結合剤の添加または熱 的結合なしに材料の後処理により発揮するスパンレース材料を提供することであ る。これはこの発明により水流交絡法後に材料にプラズマまたはコロナ処理を受 けさせることにより達成される。プラズマまたはコロナ処理は繊維−対−繊維摩 擦が増加するような態様で繊維の表面を変性するものと信ぜられ、そのある物が 処理した材料の改良された強度特性を説明するだろう。 この発明の説明 プラズマ処理は説明されたタイプの不織布材料の変化させられることを希望す るパラメーター、すなわち湿潤状態での繊維−対−繊維摩擦を変性する非常に効 果的な方法であることが示された。大気圧でのコロナ放電による表面変性もまた 当該スパンレース材料の湿潤強度の著しい増加を提供することが示された。 材料を構成する繊維は合成または再生ステープル繊維、例えばポリエステル、 ポリアミド、ポリプロピレン、レーヨンまたは同様物、植物繊維、パルプ繊維ま たはそれらの混合物、であることができる。パルプ繊維はケミカル、メカニカル 、サーモメカニカル、ケミカル−メカニカルまたはケミカル−サーモメカニカル パルプ（ＣＴＭＰ）であることができる。メカニカル、サーモメカニカル、ケミ カル−メカニカルまたはケミカル−サーモメカニカルパルプ繊維の添加はより嵩 高のそして改良された吸収性と柔らかさを持つ材料を提供し、それは我々のスウ ェーデン出願９５００５８５−６号に記載されている。しかし、強度特性は悪く なり、それが材料の強度を増加するための後処理がある応用のために何故必要で あるかの理由である。プラズマまたはコロナ処理はかくして適当な二者間の選択 であることができる。 用いることのできる植物繊維の例はマニラ麻（abaca）、パイナップル（pinea pple）およびホルミウムテナックス（phormium tenax）のような葉繊維、亜麻 （flax）、麻（hemp）およびラミー（ramie）のような靭皮繊維および綿、カポ ック（kapok）およびミルクウィード（milkweed）のような種子毛繊維である。 このような長い親水性植物繊維の湿式−または泡−形成材料中への添加中に、分 散剤、例えば７５％のビス（ヒドロ−ジェネレーテッド（hydro-generated）タ ローアルキル）ジメチルアンモニウムクロライドと２５％のプロピレングリコー ルの混合物、を添加することが必要かもしれない。これはスウェーデン出願９４ ０３６１８−３号により詳細に記載されている。 紡織くず（textile waste）、不織布くず（nonwoven waste）および同様物か らの再循環繊維のある割合がまた材料中に含まれてもよい。これはスウェーデン 出願９４０２８０４−０号に記載されている。このような材料は未使用繊維原料 に基づく材料に比べて低い強度を持つので、プラズマまたはコロナ処理はこれら の材料の強度特性を改良する適当な方法であることができる。 乾式形成のスパンレース材料の製造中に、乾燥繊維は金網上に空気積層され、 その後で繊維ウェブは水流交絡法を受けさせられる。湿式−または泡−形成材料 の製造中に、繊維は液体中にまたは泡形成界面活性剤と水を含む発泡液体中に分 散される。このような泡形成の適当な方法の一例はスウェーデン出願９４０２４ ７０−０号に記載されている。繊維分散体は金網上で水を切られ、適当には２０ ０−８００ kWh／トンの範囲にあることのできるエネルギー入力で水流交絡され る。水流交絡法は通常の方法と機械製造業者から供給される装置を用いて実行さ れる。乾式−および湿式−形成スパンレース材料の製造は例えばＣＡ８４１９３ ８に記載されている。 湿式−または泡−形成繊維ウェブの水流交絡法はインラインで、すなわち繊維 ウェブが金網上で水を切られた直後に、または形成後に乾燥され巻き上げられた 湿式−形成シート上のいずれかで実行される。このようなシートの複数が水流交 絡法により一緒にラミネートされうる。また乾式形成を湿式−または泡−形成と 、例えば合成繊維の空気積層ウェブがパルプ繊維の湿式−または泡−形成紙シー トと一緒に交絡させられるような態様で、組合わすことが可能である、例えばＣ Ａ８４１９３８およびＥＰ−Ｂ−０１０８６２１を参照。水流交絡法の後、材料 はプレスされ、乾燥されそれから巻き上げられる。かくして製造された材料はそ れから知られたやり方で適当なフォーマットに変換され、包装される。 この発明は余りに長い繊維は液体または泡中に分散することが困難であるので 、繊維長の選択がより制限されるところの湿式−および泡−形成スパンレース材 料に対して特に大きな意義がある。十分な湿潤強度を持つ問題は通常短繊維を含 む材料でより大きい。 材料のプラズマまたはコロナ処理は適当にはそれが巻き上げられる前の乾燥材 料に実行される。“乾燥材料”という表現により材料の全重量に基づいて計算し て最大１０重量％の含水率を持つ材料を意味する。減圧でプラズマ処理する間に 使用することのできるガスの例は酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム、アンモニア 、四弗化炭素、二酸化炭素および有機不飽和ガスである。酸素または窒素がここ では好ましい。処理される材料は商業的に入手しうるタイプの、例えばCentexbe l からのプラズマプラントを通して供給される。処理は好ましくは連続的に実行 される、すなわち材料が電極、使用ガスのための注入および排出手段、材料のた めの供給手段および高周波発生器を含む真空室を通して連続的に供給される。 コロナ処理は商業的に入手できる装置、例えばAhlbrandt System ASOH12 を 用いて実行できる。例 種々の繊維組成を持つ幾つかの異なる材料が湿式−または泡−形成法引き続い ての水流交絡法により製造された。材料はその後で酸素または窒素ガスのいずれ かの存在で減圧（０．７mbar）でプラズマ処理を受けさせた。これに代えて、材 料は大気圧でコロナ処理を受けさせた。 プラズマまたはコロナ処理を受けさせなかった参照材料との比較がなされた。 材料の繊維はケミカルパルプ繊維と合成繊維の混合物であった。ケミカルパルプ 繊維は漂白されたケミカル針葉樹パルプであった。用いられた合成繊維は１．５ dtex×１２．７mmのポリエステル、それぞれ１．７dtex×１２mmと１．７dtex× １８mmのポリプロピレンであった。水流交絡法は約６００ kWh／トンのエネルギ ー入力で実行された。水流交絡法の後、そしてプラズマまたはコロナ処理の前に 、材料は軽くプレスされ、１３０℃で通気乾燥により乾燥された。材料の特性は 以下の表１および表２に揚げられている。 結果はプラズマ処理材料およびコロナ処理材料の湿潤引張強さが数倍に増加し たことを示す。乾燥引張強さもまたいくらか増加した。湿潤引張強さの大きな増 加はプラズマおよびコロナ処理が繊維の表面を繊維−対−繊維摩擦が増加するよ うな態様で変性したためであると考えられる。しばしばスパンレース材料で問題 であったのはまさしく湿潤引張強さであるので、この発明は以前は解決困難であ った問題に解決を提供する。この発明による解決は更に結合剤および他の湿潤引 張強さ増加薬品並びに熱的結合に対する要求が排除されることを意味する。 その高湿潤強度の結果として、この材料は家庭用のまたは作業場、製造業、病 院および他の公共部門での商業的用途のためのふき取り材料として大いに適して いる。それはまた健康管理用の使い捨て材料、例えば外科用ガウン、ベッドシー ツおよび同様物、として用いることができる。それはまた衛生ナプキン、パンテ ィライナー、おむつ、失禁製品、寝具（bedding）、傷手当用品（wound dressin gs）、湿布（compresses）および同様物のような吸収性製品の構成要素として用 いることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＵＡ(ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ )，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ， ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．増加した湿潤強度を持つ水流交絡した不織布材料を製造するための方法に おいて、水流交絡法後に材料にプラズマまたはコロナ処理を受けさせることを特 徴とする方法。 ２．プラズマ処理が減圧下に酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム、アンモニア、 四弗化炭素、二酸化炭素、有機不飽和ガスまたはそれらの混合物からなる群から 選ばれたガスの存在下に実行されることを特徴とする請求の範囲１に記載の方法 。 ３．ガスが好ましくは酸素または窒素またはそれらの混合物であることを特徴 とする請求の範囲２に記載の方法。 ４．プラズマまたはコロナ処理が材料が水流交絡法後の乾燥を受けさせた後に 実行されることを特徴とする先行請求の範囲のいずれか一つに記載の方法。 ５．水流交絡された材料が湿式−または泡−形成された繊維ウェブから製造さ れることを特徴とする先行請求の範囲のいずれか一つに記載の方法。 ６．増加した湿潤強度を持つ水流交絡された不織布材料において、水流交絡法 後に材料がプラズマ−またはコロナ−処理されたことを特徴とする不織布材料。 ７．材料の繊維が合成または再生ステープル繊維、例えばポリエステル、ポリ アミド、ポリプロピレン、レーヨンおよび同様物、植物繊維、パルプ繊維または それらの混合物、であることを特徴とする請求の範囲６に記載の不織布材料。 ８．材料が不織布くず、紡織くずまたは同様物からのある割合の再循環繊維を 含むことを特徴とする請求の範囲７に記載の不織布材料。 ９．材料が湿式−または泡−形成されたスパンレース材料であることを特徴と する請求の範囲６−８のいずれか一つに記載の不織布。