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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-28
(45)【発行日】2022-03-08
(54)【発明の名称】優れた回復を示す高ロフトの不織ウェブ
(51)【国際特許分類】
D04H 3/16 20060101AFI20220301BHJP
D04H 3/007 20120101ALI20220301BHJP
D01F 6/06 20060101ALI20220301BHJP
【ＦＩ】
D04H3/16
D04H3/007
D01F6/06 Z
【請求項の数】
13
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2019184292
(22)【出願日】2019-10-07
(62)【分割の表示】P 2016567456の分割
【原出願日】2015-01-29
(65)【公開番号】P2020020088
(43)【公開日】2020-02-06
【審査請求日】2019-11-06
(31)【優先権主張番号】14/167,366
(32)【優先日】2014-01-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】516230087
【氏名又は名称】バイアックス ファイバーフィルム
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100119013
【弁理士】
【氏名又は名称】山崎 一夫
(74)【代理人】
【識別番号】100123777
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 さつき
(74)【代理人】
【識別番号】100111796
【弁理士】
【氏名又は名称】服部 博信
(74)【代理人】
【識別番号】100215670
【弁理士】
【氏名又は名称】山崎 直毅
(72)【発明者】
【氏名】ハッサン ムハンマド
(72)【発明者】
【氏名】ブラウン ダグラス
(72)【発明者】
【氏名】スターク ジェフリー
【審査官】南 宏樹
(56)【参考文献】
【文献】特表２００９－５４５４４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１０－５１１４８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１０－５３４４９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５６－０６８１５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１２／１０２３９８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００９－２２１６１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】第２版 繊維便覧，1994年03月25日，３４９頁
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｄ０４Ｈ １／００－１８／０４
Ｄ０１Ｄ ５／０８
Ｄ０１Ｆ １／００－６／６９
Ｄ０１Ｆ ９／００－９／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
不織ウェブの製造方法であって、前記方法が、ダイから収集器への距離が４５ｃｍ～７５ｃｍとなるようにフィラメントを排出、放出、又は押出すことによって、多重列紡糸口金を有するメルトブローダイにより単層を形成する工程を含み、前記ウェブが、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に配向された繊維を備えた三次元構造を含み、前記ウェブが、２５０ミリメートル未満の厚さ及び５０ｇ／ｍ2～３，０００ｇ／ｍ2の間の範囲の基本質量を有し、前記ウェブが、熱的に結合されており、前記ウェブの鉛直断面図が、機械方向に平行に見た場合、複数の緊密に積み重ねられた略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造を示し、前記略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造の各々が、前記機械方向に向く尖部を有し、前記ウェブが、１７２０Ｐａの圧力下で３０分間圧縮した後に２０％～９９％の間の範囲の回復値を有する、不織ウェブの製造方法。
【請求項2】
前記ウェブが、ポリプロピレンから形成され、かつ１０ｋｇ／ｍ3～２５０ｋｇ／ｍ3の間の範囲の密度を有する、請求項１に記載の不織ウェブの製造方法。
【請求項3】
前記ウェブが、２３０℃の温度及び２．１６ｋｇの圧力で１０分間あたり１，５５０グラムのメルトフローレートを有するポリオレフィンから形成されている、請求項１に記載の不織ウェブの製造方法。
【請求項4】
前記ウェブが、２３０℃の温度及び２．１６ｋｇの圧力で４ｇ／１０分間～６，０００ｇ／１０分間の間の範囲のメルトフローレートを有するポリプロピレンから形成されている、請求項１に記載の不織ウェブの製造方法。
【請求項5】
前記ウェブが、添加物を含有する、請求項１に記載の不織ウェブの製造方法。
【請求項6】
前記添加物が、超吸収剤、吸収性粒子、ポリマー、ナノ粒子、研磨微粒子、活性粒子、活性化合物、イオン交換樹脂、ゼオライト、柔軟剤、可塑剤、セラミック粒子、顔料、染料、風味料、芳香剤、制御放出小胞、結合剤、接着剤、粘着性付与剤、表面改質剤、滑沢剤、乳化剤、ビタミン、過酸化物、抗菌剤、消臭剤、難燃剤、遅燃剤、消泡剤、静電防止剤、殺生物剤、抗真菌剤、分解剤、安定剤、伝導性改質剤、又はそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項５に記載の不織ウェブの製造方法。
【請求項7】
前記ウェブが、少なくとも２つの分離した別個の層を含み、前記ウェブが２つの主要面を有し、前記主要面のうちの少なくとも１つがテクスチャード加工されている、請求項１に記載の不織ウェブの製造方法。
【請求項8】
不織ウェブの製造方法であって、前記方法が、ダイから収集器への距離が４５ｃｍ～７５ｃｍとなるようにフィラメントを排出、放出、又は押出すことによって、多重列紡糸口金を有するメルトブローダイにより単層を形成する工程を含み、前記ウェブが、少なくとも２つの層を含み、各々がｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向で配向された繊維を備えた三次元構造を有し、前記ウェブが、２００ミリメートル未満の厚さ及び５０ｇ／ｍ2～２，０００ｇ／ｍ2の間の基本質量を有し、前記ウェブが、ポリプロピレンから形成され、かつ熱的に結合されており、前記ウェブの各層の鉛直断面図が、機械方向に平行に見た場合、複数の緊密に積み重ねられた略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造を示し、前記略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造の各々が、前記機械方向に向く尖部を有し、前記ウェブが、１７２０Ｐａの圧力下で３０分間圧縮した後に３０％～９５％の間の範囲の回復値を有する、不織ウェブの製造方法。
【請求項9】
前記ウェブが２つの主要面を有し、前記主要面のうちの少なくとも１つがテクスチャード加工されている、請求項８に記載の不織ウェブの製造方法。
【請求項10】
前記ウェブが、超吸収剤、吸収性粒子、ポリマー、ナノ粒子、研磨微粒子、活性粒子、活性化合物、イオン交換樹脂、ゼオライト、柔軟剤、可塑剤、セラミック粒子、顔料、染料、風味料、芳香剤、制御放出小胞、結合剤、接着剤、粘着性付与剤、表面改質剤、滑沢剤、乳化剤、ビタミン、過酸化物、抗菌剤、消臭剤、難燃剤、遅燃剤、消泡剤、静電防止剤、殺生物剤、抗真菌剤、分解剤、安定剤、伝導性改質剤、又はそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される１又は２以上の添加物を含有する、請求項８に記載の不織ウェブの製造方法。
【請求項11】
不織ウェブの製造方法であって、前記方法が、ダイから収集器への距離が４５ｃｍ～７５ｃｍとなるようにフィラメントを排出、放出、又は押出すことによって、多重紡糸口金を有するメルトブローダイにより単層を形成する工程を含み、前記ウェブが、繊維の少なくとも２つの層を含み、各々の層が複数のノズルを備えた異なる紡糸ヘッドから排出され、前記繊維が、フォーミングワイヤー上に堆積して、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に配向された繊維を備えた三次元構造を形成し、前記ウェブが、１００ミリメートル未満の厚さ及び５０ｇ／ｍ2～１，０００ｇ／ｍ2の間の基本質量を有し、前記ウェブが、２３０℃の温度及び２．１６ｋｇの圧力で１０分間あたり１５ｇ～３０ｇのメルトフローレートを有するポリ乳酸から形成され、かつ熱的に結合されており、前記ウェブの鉛直断面図が、機械方向に平行に見た場合、複数の緊密に積み重ねられた略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造を示し、前記略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造の各々が、前記機械方向に向く尖部を有し、前記ウェブが、１７２０Ｐａの圧力下で３０分間圧縮した後に４０％～９０％の間の範囲の回復値を有する、不織ウェブの製造方法。
【請求項12】
前記ウェブが２つの主要面を有し、前記主要面の両方がテクスチャード加工される、請求項１１に記載の不織ウェブの製造方法。
【請求項13】
前記ウェブが、超吸収剤、吸収性粒子、ポリマー、ナノ粒子、研磨微粒子、活性粒子、活性化合物、イオン交換樹脂、ゼオライト、柔軟剤、可塑剤、セラミック粒子、顔料、染料、風味料、芳香剤、制御放出小胞、結合剤、接着剤、粘着性付与剤、表面改質剤、滑沢剤、乳化剤、ビタミン、過酸化物、抗菌剤、消臭剤、難燃剤、遅燃剤、消泡剤、静電防止剤、殺生物剤、抗真菌剤、分解剤、安定剤、伝導性改質剤、又はそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される１又は２以上の添加物を含有する、請求項１１に記載の不織ウェブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は優れた回復を示す高ロフトの不織ウェブに関する。
【背景技術】
【0002】
典型的には、スパンボンド、メルトブロー又はいくつかの他の押出プロセスによって形成されたポリマー繊維は、排出器（複数のノズルを備えたダイ等）から下流で、水平な方向にされたコンベヤーベルト上で収集される。かかるプロセスは、繊維が水平面に置かれるので、それらがｘ方向及びｙ方向に配向された２次元ウェブを生産する傾向がある。形成されたウェブでは、ｚ方向に配向された繊維はたとえあるにしても非常に少ない。そのような理由で、完成したウェブは、一旦圧縮されれば回復を欠く傾向がある。このことは、かかる完成したウェブを、トラックによる輸送のために巻き上げるかもしくは積み重ねる必要があるか、又は離れた製造設備もしくは配送設備に送る必要がある場合、問題となる。ウェブが出荷中に締固められるか又は圧縮される場合、それらは元の厚さに回復する能力を欠く。加えて、一旦締固められるか又は圧縮される場合、かかるウェブは固く及び／又は堅くなる傾向があり、それらの孔構造は開口しなくなる。更に、かかるウェブのドレープ性が低下する可能性がある。機能的には、締固めされるか又は圧縮されたウェブが出荷後に近似的に初期のロフト厚へ回復することができない場合、断熱特性及び／又は防音特性のいくつかを失い、それによって、この目的のために所望されるものを下回る材料を供する。
【0003】
本明細書では、優れた回復を示す高ロフトの不織ウェブが提示される。
【発明の概要】
【0004】
簡潔には、本発明は優れた回復を示す高ロフトの不織ウェブに関する。
【0005】
高ロフトの不織ウェブは、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に配向された繊維を備えた三次元構造である。ウェブは単層として構築すること又は２つ以上の層により形成することができる。ウェブは、約２５０ミリメートル未満の厚さ及び約５０ｇ／ｍ2～約３，０００ｇ／ｍ2の間の基本質量を有する。ウェブは、熱的結合装置、化学的結合装置、油圧機械結合装置、機械結合装置を使用して結合すること、又は非結合のままとすることができる。ウェブの鉛直断面図は、その機械方向に平行に見た場合、複数の緊密に積み重ねられた略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造を示し、略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の各々の構造は、機械方向に向く尖部を有する。ウェブは、ＩＳＴ １２０．２（０１）のガイドラインに従って０．２５ｐｓｉの圧力下で３０分間圧縮した後に約２０％～約９９％の間の回復値を有する。
【0006】
ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に配向された繊維を備えた三次元構造を有する高ロフトの不織ウェブの生産のための装置も教示される。装置は、各々がフィラメントを排出する複数のノズルを有するダイを含み、複数のノズルの各々は遠位端を有する。一対の可動面は、各々の複数のノズルの遠位端からの約１０ｃｍ～約１５０ｃｍの間に位置する。一対の可動面は、入口及び出口を有する収束通路を形成する。また、装置は、一対の可動面の上に及びその間に複数のフィラメントを堆積させるための機構を含む。複数のフィラメントは収束通路を通って送られ、入口から出口へ順に移動して、三次元構造を形成する。装置は、その下流に位置決めされかつ一対の可動面に垂直に整列した、三次元構造を結合するための結合装置を更に含み、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に配向された繊維へと変換されたフィラメントを備えた高ロフトの不織ウェブを生成する。ウェブは、約２５０ｍｍ未満の厚さ及び約５０ｇ／ｍ2～約３，０００ｇ／ｍ2の間の範囲の基本質量を有する。高ロフトの不織ウェブの鉛直断面図は、機械方向に平行に見た場合、複数の緊密に積み重ねられた略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造を示し、各々の略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造は機械方向に向く尖部を有する。換言すると、略Ｖ型又はＵ型の構造は水平な方向に対して９０°回転されて、各々の尖部は右側に向く。Ｃ型の構造は、各々の尖部が右側に向くように所定位置で反転される。高ロフトの不織ウェブは、０．２５ｐｓｉの圧力下で３０分間圧縮した後に約２０％～約９９％の間の範囲の回復値を有する。
【0007】
高ロフトの不織ウェブを形成するプロセスは、複数のノズルを有するダイへ溶融ポリマーを導入する工程を含む。複数のノズルを介して溶融ポリマーを排出、放出、又は押出して、複数のフィラメントを形成する。次いで空気又は気体の流れを使用して、複数のフィラメントの移動及びドローイング／加速を容易にする。フィラメントは、複数のノズルから約１０ｃｍ～約１５０ｃｍの間で離れて位置する一対の可動面に向かって方向付けられる。一対の可動面は、入口及び出口を有する収束通路を形成する。複数のフィラメントは収束通路の入口の中へ堆積される。次いで、複数のフィラメントは収束通路を通って送られ、機械方向で入口から出口へ及び一対の可動面の間で順に移動して、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に配向された繊維へと変換されたフィラメントを備えた三次元構造を形成する。最後に、三次元構造を結合して、約２５０ミリメートル未満の厚さ及び約５０ｇ／ｍ2～約３，０００ｇ／ｍ2の間の範囲の基本質量を有する高ロフトの不織ウェブを形成する。高ロフトの不織ウェブの鉛直断面図は、その機械方向に平行に見た場合、複数の緊密に積み重ねられた略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造を示し、各々の略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造は機械方向に向く尖部を有する。高ロフトの不織ウェブは、０．２５ｐｓｉの圧力下で３０分間圧縮した後に約２０％～約９９％の間の範囲の回復値を有する。
【0008】
本発明の一般的な目的は、それを締固めて輸送することができるように、いかなる材料特性も失わずに、優れた回復を示す高ロフトの不織ウェブを提供することである。本発明のより具体的な目的は、良好な断熱値及び／又は防音値を備えた高ロフトの不織ウェブを提供することである。
【0009】
本発明の別の目的は、寝具、室内装飾品、濾過、発泡体置換材料、及び緩衝材を利用する製品に使用できる、高ロフトの不織ウェブを提供することである。
【0010】
本発明のもう一つの目的は、圧縮後に約２０％～約９９％の間の回復を示す高ロフトの不織ウェブ、及び高い多孔性を示すかかるウェブを提供することである。
【0011】
本発明のさらに別の目的は、圧縮後に約３０％～約９５％の間の回復を示す高ロフトの不織ウェブを提供することである。
【0012】
更に、本発明の目的は、圧縮後に約４０％～約９０％の間の回復を示す高ロフトの不織ウェブを提供することである。
【0013】
他の目的及び本発明の利点は、以下の記載及び添付の図面を考慮して当業者にさらに明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】複数の緊密に積み重ねられた略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造を示し、各々の独自の形状の構造がウェブの機械方向に向く尖部を有する、本発明の高ロフトの不織ウェブの斜視図である。
【図2】複数の緊密に積み重ねられた略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造を示し、各々の独自の形状の構造がウェブの機械方向に向く尖部を有する、高ロフトの不織ウェブの断面の鉛直断面図の概略図である。
【図3】２層ウェブの横断面図である。
【図4】多層ウェブの横断面図である。
【図5】テクスチャード加工された上部表面及び下部表面を示す高ロフトの不織ウェブの別の実施形態の斜視図である。
【図7】ダイの直下流に位置する一対の回転可能なドラムを利用する装置の概略図である。
【図8】ダイの直下流に位置する一対の角度のあるコンベアーを利用する別の装置の概略図である。
【図9】第１及び第２のメルトブローダイの間に配置したスパンボンドダイの組み合わせを使用する、さらに別の装置の概略図である。
【0015】
〔発明の詳細な説明〕
図１及び２を参照して、高ロフトの不織ウェブ１０が示される。高ロフトの不織ウェブ１０は、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に配向された、複数の繊維１２を備えた三次元構造である。図１中で、Ｘ－－Ｘは長手方向の中心軸を表わし、Ｙ－－Ｙは垂直の中心軸を表わし、Ｚ－－Ｚは横断した中心軸を表わす。「ウェブ」とは、織物、又はシートの形態で製造された材料を意味する。「高ロフト」とは、単位面積あたりの質量に対する厚さの大きな比率によって特徴づけられる、低密度の繊維状ウェブを意味する。ウェブ１０の繊維は、連続又は不連続、結合又は非結合とすることができる。望ましくは、繊維１２は連続的であり、繊維１２のうちのいくつかは結合される。高ロフトのウェブは、体積で約５％～約６０％の間で固体を有する。「不織」とは、織り糸に転換されず、当業者に公知の熱的、化学的、機械的、油圧機械的手段、又はいくつかの他の手段によって互いに結合される、天然繊維及び／又は人造繊維又はフィラメントのウェブ、シート又はバット（紙を除外する）を意味する。
図１及び２を参照して、高ロフトの不織ウェブ１０が示される。高ロフトの不織ウェブ１０は、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に配向された、複数の繊維１２を備えた三次元構造である。図１中で、Ｘ－－Ｘは長手方向の中心軸を表わし、Ｙ－－Ｙは垂直の中心軸を表わし、Ｚ－－Ｚは横断した中心軸を表わす。「ウェブ」とは、織物、又はシートの形態で製造された材料を意味する。「高ロフト」とは、単位面積あたりの質量に対する厚さの大きな比率によって特徴づけられる、低密度の繊維状ウェブを意味する。ウェブ１０の繊維は、連続又は不連続、結合又は非結合とすることができる。望ましくは、繊維１２は連続的であり、繊維１２のうちのいくつかは結合される。高ロフトのウェブは、体積で約５％～約６０％の間で固体を有する。「不織」とは、織り糸に転換されず、当業者に公知の熱的、化学的、機械的、油圧機械的手段、又はいくつかの他の手段によって互いに結合される、天然繊維及び／又は人造繊維又はフィラメントのウェブ、シート又はバット（紙を除外する）を意味する。
【0016】
高ロフトの不織ウェブ１０は多様な材料から形成することができる。高ロフトの不織ウェブ１０は人造繊維から形成することができる。繊維はステープルファイバーとすることができる。典型的には、高ロフトの不織ウェブ１０は、ポリマーから形成される。ポリマーは、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシルエンジメチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ナイロン、ポリアクリル、ポリスチレン、ポリビニル、ポリテトラフルオロエチレン、超高分子量ポリエチレン、非常に高分子量のポリエチレン、高分子量ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、非繊維状可塑化セルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメチルペンテン、低密度ポリエチレン、直線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリスチレン、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン、スチレン－アクリロニトリル、スチレン－ブタジエン、スチレン－マレイン酸無水物、エチレンビニルアセテート、エチレンビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、セルロースアセテート、酢酸酪酸セルロース、可塑化セルロース化合物、プロピオン酸セルロース、エチルセルロース、天然繊維、その任意の誘導体、その任意のポリマーブレンド、その任意のコポリマー又はその任意の組み合わせからなる群から選択できる。化学技術分野における当業者は、本発明の高ロフトの不織ウェブの形成に使用することができる他のポリマーに精通している。本発明の高ロフトの不織ウェブ１０は、上記で同定されたポリマーだけに限定されないことを理解されたい。
【0017】
高ロフトの不織ウェブ１０は、様々な種類及びタイプの装置及びプロセスを使用して、形成又は製造することができる。高ロフトの不織ウェブ１０の形成に使用できるいくつかの一般に公知の技術には、メルトブロー、スパンボンド、スパンメルト、溶液ブロー、エレクトロスピニング等の紡糸プロセスが含まれるが、これらに限定されない。加えて、高ロフトの不織ウェブ１０は、乾式プロセス（繊維が２つの可動面の間のニップに置かれる場合、エアレイプロセス、カーディングプロセス又は任意の２つ以上のかかるプロセスの任意の組み合わせ等）によって製造することができる。製造された高ロフトの不織ウェブ１０は結合又は非結合とすることができる。結合工程は、強度及び完全性を完成したウェブ１０に付与する。
【0018】
「スパンボンド」とは、紡糸口金面の付近の繊維を冷やしながら低温の高速エアを使用して紡糸されたフィラメントを細くすることによって、熱可塑性ポリマーから強い繊維状不織布ウェブを直接生産するためのプロセスを意味する。次いで個別の繊維は、収集ベルト上にランダムに置かれ、次いで結合装置へ運ばれる。結合装置はウェブの強度及び完全性を付与する。繊維サイズは通常２５０μｍ未満であり、平均繊維サイズは約１０ミクロン～約５０ミクロンの間の範囲であり、メルトブローされた繊維と比較すると、結晶化した（固化した）フィラメントを細くする間に達成される分子鎖整列に起因して、この繊維は非常に強い。典型的なスパンボンドダイは複数列のポリマーノズル孔を有する。典型的なメルトフローレートは約５００グラム／１０分間未満である。
【0019】
「スパンメルト」とは、繊維が、１又は２以上の押出し機に接続されたダイヘッド中に位置する複数のノズルを介して、溶融ポリマーから紡糸されるプロセスを意味する。スパンメルトプロセスには、メルトブロー及び／又はスパンボンドを含むことができる。
【0020】
「メルトブロー」とは、高温の高速気流を使用して、複数の溶融ポリマー流を細くするプロセスを意味する。気体は、空気又は当業者に公知の他の気体とすることができる。次いで細くした繊維は、移動ベルト、コンベアー又は二重ドラム収集器上で収集される。典型的には、メルトブローダイは、１インチあたり約３５のノズル、一列の紡糸口金、及び繊維流れを細くするための２つの傾斜した空気又は気体の噴流を有する。米国特許４，３８０，５７０号及びＷＯ２００５／１０６，０８５Ａ１はメルトブロープロセスを教示し、そこでは、複数の列のポリマーノズルは空気ノズルによって囲まれ、それからの流れは互いに平行に整列される。
【0021】
さらに図１及び２を参照すると、高ロフトの不織ウェブ１０は、材料の単層１４として構築することができる。高ロフトの不織ウェブ１０は装置を使用して形成することができ、空気又は気体を使用して、複数のノズルを介して溶融ポリマーを移動し複数のフィラメントに延伸することを促進する。複数のフィラメントの各々は単一ノズルを通って排出される。
【0022】
図３及び４を参照すると、２つの分離した別個の層（１４及び１６、図３を参照）の高ロフトの不織ウェブ１０’を形成すること、又はウェブ１０''は多層（図４を参照）を有することができることを理解されたい。「多層」とは、３、４、５、６、７又はそれ以上の分離した別個の層を意味する。層のうちのいくつかは、組成物及び特徴が別の層に類似する及び／又は同一とすることができ、その一方で、１又は２以上の層は残りの層のうちの１又は２以上とは組成物及び／又は特徴が異なることができる。図４において、分離した別個の３つの層１８、２０及び２２が存在する。ウェブ１０（単層１４からなる）、ウェブ１０’（２つの層１４及び１６からなる）、又はウェブ１０''（３つの層１８、２０及び２２からなる）が結合されて、強度及び完全性を付与できることを理解されたい。
【0023】
図３において、ウェブ１０’は上部層１４及び下部層１６を有する２つの層の実施形態である。図４において、ウェブ１０''は上部層１８、中間層２０及び下部層２２を有する３つの層の実施形態である。２つ以上の層が完成した不織ウェブ中に存在する場合、各々の層が作製されるポリマーのタイプを異なるものにすることができることを理解されたい。加えて、所定の層の特徴を異なるものにすることができる。例えば、ある層の特徴は別の層とは異なることができる。ウェブ１０''中の各々の層の厚さは異なるか又は同じとすることができる。ウェブ１０''中の各々の層の密度も異なるか又は同じとすることができる。ウェブ１０''中の各々の層の基本質量も異なるか又は同じとすることができる。
【0024】
図１及び２を再び参照すると、高ロフトの不織ウェブ１０は単層構造として図示される。高ロフトの不織ウェブ１０は、寸法が異なることができる厚さｔを有する。一般的に、高ロフトの不織ウェブ１０の厚さｔは、約５ミリメートル（ｍｍ）～約３００ｍｍの間の範囲とすることができる。望ましくは、高ロフトの不織ウェブの厚さｔは約２５０ミリメートル未満である。より望ましくは、高ロフトの不織ウェブ１０の厚さｔは約２００ｍｍ未満である。さらにより望ましくは、高ロフトの不織ウェブ１０の厚さｔは約１００ｍｍ未満である。最も望ましくは、高ロフトの不織ウェブ１０の厚さｔは約５０ｍｍ未満である。２つ以上の層が完成したウェブ１０’又は１０''中に存在する場合、ウェブ１０’又は１０''の全厚は、どれだけの層が存在するかに依存して、２倍、３倍等になる場合がある。
【0025】
高ロフトの不織ウェブ１０は異なる基本質量により形成することができる。一般的に、高ロフトの不織ウェブ１０の基本質量は、１平方メートル（ｇ／ｍ2）あたり約５０グラム～約３，０００ｇ／ｍ2の間の範囲である。望ましくは、高ロフトの不織ウェブ１０の基本質量は、１平方メートル（ｇ／ｍ2）あたり約７５０グラム～約２，５００ｇ／ｍ2の間の範囲である。より望ましくは、高ロフトの不織ウェブ１０の基本質量は、１平方メートル（ｇ／ｍ2）あたり約１００グラム～約１，０００ｇ／ｍ2の間の範囲である。さらにより望ましくは、高ロフトの不織ウェブ１０の基本質量は約６００ｇ／ｍ2未満である。
【0026】
また、高ロフトの不織ウェブ１０の密度は異なることができる。一般的に、高ロフトの不織ウェブ１０は、１立方メートル（ｋｇ／ｍ3）あたり約１０キログラム～約２５０ｋｇ／ｍ3の間の範囲の密度を有する。望ましくは、高ロフトの不織ウェブ１０は、約２０ｋｇ／ｍ3～約２００ｋｇ／ｍ3の間の範囲の密度を有する。より望ましくは、高ロフトの不織ウェブ１０は、約３０ｋｇ／ｍ3～約１５０ｋｇ／ｍ3の間の範囲の密度を有する。さらにより望ましくは、高ロフトの不織ウェブ１０は、約４０ｋｇ／ｍ3～約１００ｋｇ／ｍ3の間の範囲の密度を有する。
【0027】
高ロフトの不織ウェブ１０は結合又は非結合とすることができる。望ましくは、高ロフトの不織ウェブ１０は結合される。一般的には、結合は、強度及び完全性をウェブ１０へ付与する。結合は、当業者に公知の異なるタイプの装置及びプロセスを使用して行うことができる。様々な結合装置としては、機械的結合装置（ニードル結合等）、油圧機械式結合装置（湿式結合としても公知）、熱的結合装置（スルーエア結合及びオーブン熱結合、及び化学的結合を含む）を挙げることができる。いずれのタイプの結合装置を利用しても、繊維１２、１４、１６、１８、２０及び２２のうちの一部を一緒に結合して、高ロフトの不織ウェブ１０、１０’及び１０''をより強くするようになっている。
【0028】
更に、高ロフトの不織ウェブ１０は、ＡＳＴＭ Ｄ １２３８試験方法の教示に従って、２３０℃の温度及び２．１６ｋｇの圧力で約４ｇ／１０分間～約６，０００ｇ／１０分間の間の範囲のメルトフローレートを有するポリプロピレンから形成することができる。望ましくは、高ロフトの不織ウェブ１０は、２３０℃の温度及び２．１６ｋｇの圧力で約３５ｇ／１０分間～約２，５００ｇ／１０分間の間の範囲のメルトフローレートを有するポリプロピレンから形成することができる。より望ましくは、高ロフトの不織ウェブ１０は、２３０℃の温度及び２．１６ｋｇの圧力で約５００ｇ／１０分間～約２，０００ｇ／１０分間の間の範囲のメルトフローレートを有するポリプロピレンから形成することができる。最も望ましくは、高ロフトの不織ウェブ１０は、２３０℃の温度及び２．１６ｋｇの圧力で約５００ｇ／１０分間～約１，５００ｇ／１０分間の間の範囲のメルトフローレートを有するポリプロピレンから形成することができる。
【0029】
図２を再び参照すると、概略図は、機械方向（ＭＤ）に平行に見た、高ロフトの不織ウェブ１０の鉛直断面図を明示する。高ロフトの不織ウェブ１０の形成の間に、材料は左側から右側に向かって進む。高ロフトの不織ウェブ１０の最先端は右側にある。高ロフトの不織ウェブ１０は、複数の緊密に積み重ねられた略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造２４を示す。これらのＶ型、Ｕ型、又はＣ型の構造２４は図１でも図示される。略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造２４の各々は、機械方向（ＭＤ）に向く尖部２６を有する。換言すると、略Ｖ型又はＵ型の構造は、水平方向に対して９０°回転され、各々の尖部が右側に向く。Ｃ型の構造は、各々の尖部が右側に向くように、所定位置で反転される。この特有な構造は、形成時に繊維１２を置く方法に起因して生じる。この特有な構造は、高ロフトの不織ウェブ１０に非常に高い回復値を与えるために重要である。高ロフトの不織ウェブは、ＩＮＤＡ標準試験方法（ＩＳＴ １２０．２（０１））のガイドラインに従って０．２５ｐｓｉの圧力下で３０分間圧縮した後に約２０％～約９９％の間の範囲の回復値を有する。望ましくは、高ロフトの不織ウェブは、ＩＳＴ １２０．２（０１）のガイドラインに従って約３０％～約９５％の間の範囲の回復値を有する。より望ましくは、高ロフトの不織ウェブは、ＩＳＴ １２０．２（０１）のガイドラインに従って約４０％～約９０％の間の範囲の回復値を有する。さらにより望ましくは、高ロフトの不織ウェブは、ＩＳＴ １２０．２（０１）のガイドラインに従って約５０％～約８０％の間の範囲の回復値を有する。
【0030】
オフラインで積層される場合、２層のウェブ１０’の各々の層（図３に示す）及び３層のウェブ１０''の各々の層（図４に示す）は、複数の緊密に積み重ねられた略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造２４を示すが、図９に示されるようにそれらが異なる紡糸ヘッドから同時に混合される場合、それらは１つの緊密に積み重ねられて構造化された略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造を示すことを理解されたい。この種類の混合された高ロフトの構造は、異なる繊維サイズ、異なるポリマー材料、及び／又は異なる繊維横断面を有することができる。
【0031】
図３を再び参照すると、２層のウェブ１０’はｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に配向された繊維を備えた三次元構造を有する。この２つの層のウェブ１０’は、約５ミリメートル～約５００ミリメートルの間の厚さｔ１及び約５０ｇ／ｍ2～約２，０００ｇ／ｍ2の間の基本質量を有する。２層のウェブ１０’は結合する必要はないが、望ましくは熱的に又は化学的に結合される。あるいは、ウェブ１０’は、機械的に又は油圧機械的に結合することができる。ウェブ１０’の２つの層（１４及び１６）の各々は、２層のウェブ１０’の製造の間に機械方向（ＭＤ）に平行に見た場合の鉛直断面図を示し、それは複数の緊密に積み重ねられた略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造２４を示す。略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造２４の各々は、機械方向（ＭＤ）に向く尖部２６を有する。換言すると、略Ｖ型又はＵ型の構造は水平な方向に対して９０°回転され、各々の尖部は右側に向く。Ｃ型の構造は、各々の尖部が右側に向くように、所定位置で反転される。２層のウェブ１０’は、ＩＳＴ １２０．２（０１）のガイドラインに従って０．２５ｐｓｉの圧力下で３０分間圧縮した後に約２０％～約９９％の間の範囲の回復値を有する。望ましくは、２層のウェブ１０’は、ＩＳＴ １２０．２（０１）のガイドラインに従って約３０％～約９５％の間の範囲の回復値を有する。より望ましくは、２層のウェブ１０’は、ＩＳＴ １２０．２（０１）のガイドラインに従って約４０％～約９０％の間の範囲の回復値を有する。さらにより望ましくは、２層のウェブ１０’は、ＩＳＴ １２０．２（０１）のガイドラインに従って約５０％～約８０％の間の範囲の回復値を有する。
【0032】
混合された繊維状材料から２つの分離した層１４及び１６として２つの層のウェブ１０’を形成でき、各々の層は、例えば、異なる繊維サイズを有する、異なる材料から形成される、異なる繊維横断面を有することを理解されたい。更に、２つの層のウェブ１０’を１又は２以上の層に積層することができる。追加層は、熱可塑性フィルム、フィルム、別の不織材料、紙、ボール紙等とすることができる。
【0033】
図４を再び参照すると、３層のウェブ１０''は、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に配向された繊維を備えた三次元構造を有する。この３つの層のウェブ１０''は、約５ミリメートル～約７５０ミリメートルの間の厚さｔ２及び約５０ｇ／ｍ2～約２，０００ｇ／ｍ2の間の基本質量を有する。３層のウェブ１０''は結合する必要はないが、望ましくは熱的に又は化学的に結合する。あるいは、ウェブ１０''は、機械的又は油圧機械的に結合することができる。ウェブ１０''の３つの層（１８、２０及び２２）の各々は、ウェブ１０''の製造の間に機械方向（ＭＤ）に平行に見た場合の鉛直断面図を示し、複数の緊密に積み重ねられた略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造２４を示す。略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造２４の各々は、機械方向（ＭＤ）に向く尖部２６を有する。換言すると、略Ｖ型又はＵ型の構造は水平な方向に対して９０°回転され、各々の尖部は右側に向く。Ｃ型の構造は、各々の尖部が右側に向くように、所定位置で反転される。３層のウェブ１０’は、ＩＳＴ １２０．２（０１）に従って０．２５ｐｓｉの圧力下で３０分間圧縮した後に約２０％～約９９％の間の回復値を有する。望ましくは、３層のウェブ１０は、ＩＳＴ １２０．２（０１）のガイドラインに従って約３０％～約９５％の間の範囲の回復値を有する。より望ましくは、３層のウェブ１０は、ＩＳＴ １２０．２（０１）のガイドラインに従って約４０％～約９０％の間の範囲の回復値を有する。さらにより望ましくは、３層のウェブ１０は、ＩＳＴ １２０．２（０１）のガイドラインに従って約５０％～約８０％の間の範囲の回復値を有する。
【0034】
また、高ロフトの不織ウェブ１０、１０’又は１０''に添加物を包含できることを理解されたい。添加物（図示せず）は、高ロフトの不織ウェブ１０、１０’又は１０''へ製造時に施工することができる。噴霧、散布、押出し、混合、塗布、浸漬などが含まれるがこれらに限定されない様々な手法を用いて添加物を施工することができる。添加物は、気体、液体、固体又は半固体とすることができる。添加物は、超吸収剤、吸収性粒子、パルプ繊維、ポリマー、ナノ粒子、研磨微粒子、活性粒子、活性化合物、イオン交換樹脂、ゼオライト、柔軟剤、可塑剤、セラミック粒子、顔料、染料、風味料、芳香剤、制御放出小胞、結合剤、接着剤、粘着性付与剤、表面改質剤、滑沢剤、乳化剤、ビタミン、過酸化物、抗菌剤、消臭剤、難燃剤、遅燃剤、消泡剤、静電防止剤、殺生物剤、抗真菌剤、分解剤、安定剤、伝導性改質剤、又はそれらの任意の組み合わせからなる群から選択することができる。
【0035】
ここで図５及び６を参照すると、高ロフトの不織ウェブ１１の別の実施形態では、２つの主要面２８及び３０を備えた単層１４として形成されたものが示される。２つの主要面２８及び３０は互いに整列される。図５において、２つの主要面は上部表面２８及び下部表面３０を含む。「２つの主要面」とは、最も大きな表面領域を有するウェブ１１の２つの表面を意味する。ウェブ１１は２つの主要面２８及び３０を有し、これらの主要面２８及び３０の両方がテクスチャード加工される。「テクスチャード加工」とは、平滑とは対照的な、粗いか又は粒状の表面品質を意味する。テクスチャード加工は、ウェブ１１の加工の間に様々な手法で形成することができる。図５において、複数の突起３２は、上部表面２８から上方へ及び下部表面３０から下方へ延びる。「突起」とは、外向きに突出する膨出部、隆起部、又は膨張部を意味する。あるいは、上部表面及び／又は下部表面（それぞれ２８及び３０）に窪み部、空洞部、又は凹部を形成して、類似のテクスチャード加工効果を得ることができる。望ましくは、ウェブ１１の２つの主要面（２８及び３０）のうちの少なくとも一方がテクスチャード加工される。より望ましくは、ウェブ１１の２つの主要面（２８及び３０）の両方がテクスチャード加工される。
【0036】
装置
図７を参照するとして、高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１を生産するための装置３４が示される。装置３４は、水平配置で方向付けされて示されるが、垂直配置又は垂直軸に対して他の角度で配置することができる。高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１は、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に配向された繊維を備えた三次元構造を有する。装置３４は、各々がフィラメント４０を排出、放出、又は押出す複数のノズル３８を有するダイ３６を含む。複数のノズルの各々３８は遠位端４２を有する。装置３４は空気又は気体を使用して、複数のノズル３８から溶融ポリマーを移動し複数のフィラメントに延伸するのを促進することができる。一対の可動面（４４及び４６）は、各々の複数のノズル３８の遠位端４２から約１０センチメートル（ｃｍ）～約１５０ｃｍの間に位置決めされる。図７に示されるように、一対の可動面（４４及び４６）は、第１の回転可能なドラム４８及び第２の回転可能なドラム５０とすることができる。あるいは、図８に示されるように、一対の可動面（４４及び４６）は、第１のコンベヤーベルト５２及び第２のコンベヤーベルト５４とすることができる。当業者に公知の可動面（４４及び４６）の他の形状を利用することもできる。
図７を参照するとして、高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１を生産するための装置３４が示される。装置３４は、水平配置で方向付けされて示されるが、垂直配置又は垂直軸に対して他の角度で配置することができる。高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１は、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に配向された繊維を備えた三次元構造を有する。装置３４は、各々がフィラメント４０を排出、放出、又は押出す複数のノズル３８を有するダイ３６を含む。複数のノズルの各々３８は遠位端４２を有する。装置３４は空気又は気体を使用して、複数のノズル３８から溶融ポリマーを移動し複数のフィラメントに延伸するのを促進することができる。一対の可動面（４４及び４６）は、各々の複数のノズル３８の遠位端４２から約１０センチメートル（ｃｍ）～約１５０ｃｍの間に位置決めされる。図７に示されるように、一対の可動面（４４及び４６）は、第１の回転可能なドラム４８及び第２の回転可能なドラム５０とすることができる。あるいは、図８に示されるように、一対の可動面（４４及び４６）は、第１のコンベヤーベルト５２及び第２のコンベヤーベルト５４とすることができる。当業者に公知の可動面（４４及び４６）の他の形状を利用することもできる。
【0037】
一対の可動面（４４及び４６）が第１の回転可能なドラム４８及び第２の回転可能なドラム５０から構成される場合、第１の回転可能なドラム４８は直径ｄ１を有し、第２の回転可能なドラム５０は直径ｄ２を有することになる。望ましくは、直径ｄ１は直径ｄ２にほぼ等しい。より望ましくは、直径ｄ１及びｄ２は同一である。第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）は、同じ平面Ｘ1－－Ｘ1上で平行に互いに整列されることになる。フィラメント４０が、第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）の間で、機械方向（ＭＤ）で左側から右側へ移動するように、装置３４は水平に方向付けされることを理解されたい。
【0038】
さらに図７を参照すると、第２のドラム５０は右回りに回転する第１のドラム４８は左回りに回転することが理解できる。この特定の回転は、複数の連続的なフィラメント４０を複数のノズル３８から機械方向（ＭＤ）で移動させることになる。第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）のスピードは異なることができる。望ましくは、第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）の各々は、同じスピードで回転することができる。あるいは、第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）のうちの１つは、他のドラムとは異なるスピードで回転することができるので、機械方向において異なる横断面構造を製作することができる（例えば、Ｓ形状又はＳ状形状）。第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）の速度は、製作される材料の基本質量、所望されるウェブ１０の厚さ、押出されるポリマーの種類、複数のノズル３８を通るポリマースループットなどによって調整する必要がある。
【0039】
第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）は、室温で作動することができる。あるいは、第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）は、高温又は室温未満の温度で作動することができる。望ましくは、第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）は、室温で作動する。
【0040】
第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）は、フォーミングワイヤー又はスクリーンでカバーされた外周部を備えた中空円筒とすることができる。フォーミングワイヤー又はスクリーンは、当業者に公知の多様な異なる材料から作ることができる。例えば、合成材料（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等）からフォーミングワイヤー又はスクリーンを作製することができる。あるいは、金属、鋼、アルミニウム、プラスチック、熱可塑性物質等かららフォーミングワイヤー又はスクリーンを作製することができる。様々な材料（木材、鋼、鋳鉄、アルミニウムなど等）から第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）を構築することができる。別の選択肢では、第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）の外周部を金属ベルトでカバーすることである。金属ベルトは、鉄又は非鉄金属とすることができる。金属ベルトは、所定パターンで配置すること又はランダムに配置することができる複数の隙間、開口、又は穴を含むことができる。隙間、開口、又は穴のサイズ及び形状は異なるものとすることができる。当業者に公知であるように、第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）の各々は、所望であれば、調整可能な真空チャンバーを装備することができる。場合によっては、第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）の外周部をわずかに加熱して、流入フィラメント４０がそれらの上に、より容易に形成されるようにすることが好都合である。この理由は、隙間、開口、又は穴を含むワイヤー、スクリーン、又は金属ベルトのオープンメッシュデザインが、製作される高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１の外側表面上に特定のテクスチャー又はパターンを形成できるということである。かかるテクスチャー又はパターンは、完成したウェブ１０、１０’、１０''又は１１の遮音特性及び／又は熱吸収特性を促進することができる。完成した高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１が、遮音目的及び／又は断熱目的のために使用される場合、これは重要な特性である。
【0041】
さらに図７を参照すると、第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）の各々が、中心軸５６及び５８をそれぞれ有することが分かるはずである。望ましくは、中心軸５６及び５８の各々は、共通の垂直面（Ｘ1－－Ｘ1と示される）で整列される。垂直面Ｘ1－－Ｘ1に垂直な各々のノズル３８の遠位端４２から測定される水平距離は、ダイから収集器への距離（ＤＣＤ）を定める。ＤＣＤ距離は約１０ｃｍ～約１５０ｃｍの間の範囲とすることができる。望ましくは、ＤＣＤ距離は約１００ｃｍ未満である。より望ましくは、ＤＣＤ距離は約９０ｃｍ未満である。さらにより望ましくは、ＤＣＤ距離は約８０ｃｍ未満である。最も望ましくは、ＤＣＤ距離は約６０ｃｍ未満である。正確なＤＣＤ距離は、押出されるポリマーの溶融温度、複数のノズル３８を通るポリマースループット等を含むがこれらに限定されない、多くの因子に依存する。しかしながら、実験によって、可動面４４及び４６が各々の複数のノズル３８の遠位端４２の近くに位置するほど、製造された高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１の回復値は、圧縮後に良好であることが見出された。ＤＣＤ距離が約４５ｃｍ～約７５ｃｍの間の範囲の場合、高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１は、圧縮後に良好な回復値でもって製造することができる。
【0042】
第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）の外周部は互いに間隔を置いて配置され、それによって収束通路６０が生成される。「収束通路」とは、ある点に近づく収束点を意味する。この収束通路６０は、第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）の間に定められたニップ６２と等しい寸法に狭められる。ニップ６２の寸法は様々とすることができる。第１及び第２の回転ドラム（それぞれ４８及び５０）は、その間に定められたニップ６２の寸法を容易に調整できるように取り付ける必要がある。一般的に、ニップ６２は約０．５ｃｍ～約２５ｃｍの間の範囲とすることができる。望ましくは、ニップ６２は約０．５ｃｍを超える。より望ましくは、ニップ６２は約０．５ｃｍ～約１０ｃｍの間の範囲である。さらにより望ましくは、ニップ６２は約０．５ｃｍ～約８ｃｍの間の範囲である。最も望ましくは、ニップ６２は約５ｃｍ未満である。
【0043】
収束通路６０は、第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）の外周によって入口６４及び出口６６を定める。複数のフィラメント４０が収束通路６０の入口６４で堆積すると、それらは、一対の可動面４４及び４６の上に及びその間で方向付けられて送られる。この送りは、第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）の回転によって促進される。この送りにより、複数のフィラメント４０は収束通路６０を通過して、入口６４から出口６６へ順に移動する。第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）の回転運動により、複数のフィラメント４０のうちの一部が第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）の外周部を一時的に接触することになる。これらのフィラメント４０は、ニップ６２を通過する残りのフィラメント４０に対して圧縮されて、三次元構造６８を生成する。複数のフィラメント４０はニップ６２で圧縮され、この限定空間は、フィラメント４０（冷却されるにつれて繊維１２へと転換される）がｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向で整列されることを助ける。「転換される」とは、外観又は形状の著しい変化；性質、機能又は条件の変化；変換を意味する。したがって、二次元の構造の代わりに三次元構造６８が製作される。形成された三次元構造６８を安定化するいくつかの公知の結合プロセスを使用して繊維同士の結合を行わない場合、通常、三次元構造６８は、非常に良好な回復値をもたないはずである。
【0044】
さらに図７を参照すると、三次元構造６８は水平方向の機械方向（ＭＤ）で前進する。しかしながら、装置３４が水平に方向付けされていない場合、又は追加の支持が必要な場合、コンベヤーベルト７０を利用することができる。コンベヤーベルト７０は、多孔質又は開口パターンを有するスクリーンにより構築することができ、熱は、ここを自由に通過することができる。コンベヤーベルト７０は、複数のローラー７２上で所定の方向で移動することができる。任意の数のローラー７２を利用することができるが、図７には４つのローラー７２が図示される。ローラー７２のうちの１つは駆動ローラーであり、残りのローラー７２、７２及び７２はアイドラー又は従動ローラーである。コンベヤーベルト７０は連続的なループを形成し、下流の機械方向（ＭＤ）で三次元構造６８を前進させるように時計回り方向で移動することが図示される。
【0045】
一部の高ロフトの不織ウェブ１０は、特定の材料から及び特定の用途のために形成できることを理解すべきであり、ここでは結合は必要ない。しかしながら、大部分の高ロフトの不織ウェブ１０に関して、三次元構造６８に結合プロセスを行うことは有利である。一般的に結合は、完成したウェブ１０へ強度及び完全性を付与する。様々な結合技法を利用することができる。単一の結合装置、又は一対の反対側に位置合わせされた結合装置を利用することができる。
【0046】
さらに図７を参照すると、結合装置７４が示されており、三次元構造６８の結合のために、一対の可動面４４及び４６の下流でその垂直方向に整列する。結合装置７４は、三次元構造６８が通過するように配置される。結合装置７４は、熱的結合装置（スルーエア結合装置又はオーブン結合装置等）とすることができる。熱的結合装置は、熱を生成することで機能することができる。例えば、熱は、加熱流体（気体又は液体等）、固体（石炭等）の燃焼、不活性ガスの加熱、蒸気の使用、ナノ粒子からの二次照射の使用、赤外線加熱の使用などによって生成することができる。結合装置７４自体は、炉、オーブン、熱電素子など、又はその任意の組み合わせを含むことができる。加えて、結合装置７４は、化学的結合装置、機械的結合装置、油圧機械的結合装置、ニードル結合装置、湿式結合装置等とすることができる。
【0047】
熱的結合装置からの熱は、繊維１２のうちの一部をｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向で互いに係止することになる。高ロフトの不織ウェブ１０過不足なく生成するためには、全ての繊維１２を一緒に結合することは必ずしも必要ではない。複数のフィラメント４０が三次元構造６８で固化する際に繊維１２が生成される。複数の繊維１２のうちの一部を一緒に結合することによって、高ロフトの不織ウェブ１０は、約２５０ｍｍ未満、望ましくは約２００ｍｍ未満、及びより望ましくは約１００ｍｍ未満の厚さで生成される。また、高ロフトの不織ウェブ１０は、約５０ｇ／ｍ2～約３，０００ｇ／ｍ2の間、望ましくは約１００ｇ／ｍ2～約２，０００ｇ／ｍ2の間、より望ましくは約１００ｇ／ｍ2～約６００ｇ／ｍ2の間の範囲の基本質量を有する。更に、ウェブ１０の鉛直断面図は、その機械方向に平行に見た場合、複数の緊密に積み重ねられた略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造２４を示す。略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造２４の各々は、機械方向に向く尖部２６を有する。換言すると、略Ｖ型又はＵ型の構造は水平な方向に対して９０°回転され、各々の尖部は右側に向く。Ｃ型の構造は、各々の尖部が右側に面しているように、所定位置で反転される。この高ロフトの不織ウェブ１０は、ＩＳＴ １２０．２（０１）に従って０．２５ｐｓｉの圧力下で３０分間圧縮した後に約２０％～約９９％の間の範囲の回復値を有する。ＩＳＴ １２０．２（０１）試験は、材料が０．２５ｐｓｉの圧力下３０分間で圧縮されることを必要とする。望ましくは、高ロフトの不織ウェブ１０は、ＩＳＴ １２０．２（０１）に従って０．２５ｐｓｉの圧力下で３０分間圧縮した後に約３０％～約９５％の間の範囲の回復値を有する。より望ましくは、高ロフトの不織ウェブ１０は、ＩＳＴ １２０．２（０１）に従って０．２５ｐｓｉの圧力下で３０分間圧縮した後に約４０％～約９０％の間の範囲の回復値を有する。最も望ましくは、高ロフトの不織ウェブ１０は、ＩＳＴ １２０．２（０１）に従って０．２５ｐｓｉの圧力下で３０分間圧縮した後に約５０％～約８０％の間の範囲の回復値を有する。
【0048】
さらに図７を参照すると、装置３４は、高ロフトの不織ウェブ１０への化学的結合剤の添加又は１又は２以上の添加物８０の分配のために、１又は２以上の分配機構７６及び７８をさらに含むことができる。２つの分配機構７６及び７８は、図７に示されている。化学的結合システムは、熱的結合システムの代わりに利用することができる。化学的結合剤は、ウェブに対していくつかの新しい特徴（異なる表面化学、大きな剛性又は粗さ等）を与えることができる。分配機構の正確な数は様々とすることができる。典型的には、１又は２の分配機構７６又は７８を利用して、高ロフトの不織ウェブ１０へ１又は２以上の添加物を添加する。添加物８０は、上記のもののうちのいずれかに加えて、当業者に公知の他のものとすることができる。
【0049】
添加物８０を含有する液体溶液中に高ロフトの不織ウェブ１０を部分的又は完全に浸漬できることを理解されたい。液体溶液は、添加物８０を高ロフトの不織ウェブ１０へ良好に付着させるように化学的又は電気的に帯電させることができる。
【0050】
さらに図７を参照すると、装置３４は、最後の分配機構７６又は７８から下流に位置する調節ユニット８２を含むこともできる。調節ユニット８２のデザイン及び機能は様々とすることができる。調節ユニット８２は、高ロフトの不織ウェブ１０を乾燥される必要がある場合に、熱又は他の何らかのプロセスを利用して、ウェブ１０から湿分を除去できる乾燥機とすることができる。あるいは、調節ユニット８２は、高ロフトの不織ウェブ１０上に冷気を送風して温度を下げることができる冷却器とすることができる。さらに、調節ユニット８２は、他のいくつかの機能、例えば、ウェブ１０のエンボス加工、ウェブ１０のプリント、高ロフトの不織ウェブ１０と別の層との結合等を行うことができる。乾燥機及び冷却器は、当業者には公知の機器である。
【0051】
ここで図８を参照すると、装置３４’の別の実施形態が示されており、一対の可動面４４及び４６は、第１のコンベヤーベルト５２及び第２のコンベヤーベルト５４として示されている。装置３４’の向きは垂直方向であるが、他の方向を用いることができる。第１のコンベヤーベルト５２は反時計回りに移動するが、第２のコンベヤーベルト５４は時計回りに移動する。この配置によって、複数のノズル３８から排出、放出、又は押出された複数のフィラメント４０は、機械方向（ＭＤ）において垂直方向下向きに移動する。第１及び第２のコンベヤーベルト（それぞれ５２及び５４）は、様々なスピードで動作することができる。望ましくは、第１及び第２のコンベヤーベルト（それぞれ５２及び５４）は、同じスピードで動作することになる。
【0052】
第１及び第２のコンベヤーベルト（それぞれ５２及び５４）は、複数のノズル３８の各々の遠位端４２から最も遠くに位置する点に向かって収束する。開口部５５（ニップ６２に等しい）は、第１及び第２のコンベヤーベルト（それぞれ５２及び５４）の間に存在する。開口部５５が存在し、平面Ｘ2－－Ｘ2に位置する。平面Ｘ2－－Ｘ2は、図７の平面Ｘ1－－Ｘ1に相当する。平面Ｘ2－－Ｘ2に垂直な各々のノズル３８の遠位端４２から測定した垂直距離は、ダイから収集器への距離（ＤＣＤ）を定める。このＤＣＤ距離は、約１０ｃｍ～約１５０ｃｍの間の範囲とすることができる。望ましくは、ＤＣＤ距離は約１００ｃｍ未満である。より望ましくは、ＤＣＤ距離は約９０ｃｍ未満である。さらにより望ましくは、ＤＣＤ距離は約８０ｃｍ未満である。最も望ましくは、ＤＣＤ距離は約６０ｃｍ未満である。正確なＤＣＤ距離は、押出しポリマーの溶融温度、製作される材料の基本質量、複数のノズル３８を通るポリマースループット、及び各々のノズルの内径等を含むがこれらに限定されない、多くの因子に依存する。
【0053】
図８に明示されるように、第１及び第２のコンベヤーベルト（それぞれ５２及び５４）は、互いに角度アルファ（α）で整列される。角度αは、様々とすることができる。望ましくは、角度αは約９０°未満である。より望ましくは、角度αは約６０°未満である。さらにより望ましくは、角度αは約５０°未満である。最も望ましくは、角度αは約４５°未満である。約１５°～約４５°の間の角度αは良好に機能する。この方向性は収束通路６０及びニップ６２を生じる。複数のフィラメント４０は、第１及び第２のコンベヤーベルト（それぞれ５２及び５４）の上に及びその間に向けられて送られる際に、収束通路６０の入口６４に堆積する。この送りは、第１及び第２のコンベヤーベルト（それぞれ５２及び５４）の移動によって促進される。この送りにより、複数のフィラメント４０は、収束通路６０を通過して、入口６４から出口６６へ順に移動する。第１及び第２のコンベヤーベルト（それぞれ５２及び５４）の移動により、複数のフィラメント４０のうちの一部が第１及び第２のコンベヤーベルト（それぞれ５２及び５４）の外周部に一時的に接触することになる。これらのフィラメント４０は、ニップ６２を通過する残りのフィラメント４０に対して圧縮されて、三次元構造６８を生成する。複数のフィラメント４０はニップ６２で圧縮され、この限定空間は、フィラメント４０（冷却されるにつれて繊維１２へと転換される）がｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向で整列されることを助ける。「転換される」とは、外観又は形状の著しい変化；性質、機能又は条件の変化；変換を意味する。したがって、三次元構造６８は二次元の構造の代わりに製作される。形成された三次元構造６８を安定化するいくつかの公知の結合プロセスを使用して繊維同士の結合を行わない場合、通常、三次元構造６８は、非常に良好な回復値をもたないはずである。
【0054】
さらに図８を参照すると、装置３４’は、コンベヤーベルト８４に接触するまで、三次元構造６８が垂直方向下向きに前進する点でも、図７に示す装置３４とは異なる。コンベヤーベルト８４は、三次元構造６８の下向きの方向に対して垂直に配置される。コンベヤーベルト８４は、時計回りの方向の連続ループで移動する。コンベヤーベルト８４により、三次元構造６８は、右側へ９０°転向する。この新しい水平方向の右方向への移動は機械方向（ＭＤ’）と呼ぶ。
【0055】
コンベヤーベルト８４は、複数のローラー８６上に取り付けられる。任意の数のローラー８６を利用することができるが、図８には４つのローラー８６が示されている。各ローラー８６のうちの１つは駆動ローラーであり、残りのローラー８６、８６及び８６はアイドラー又は従動ローラーである。
【0056】
一部の高ロフトの不織ウェブ１０は、特定の材料から及び特定の用途のために形成できることを理解すべきであり、ここでは結合は必要ない。しかしながら、大部分の不織ウェブ１０を製作する場合、三次元構造６８に結合プロセスを行うことは好都合である。一般的に結合は、完成したウェブ１０へ強度及び完全性を付与する。様々な結合技法を利用することができる。図８において、単一の結合装置７４が利用される。結合装置７４から出る際に高ロフトの不織ウェブ１０が形成されることになる。高ロフトの不織ウェブ１０は厚さｔを有する。
【0057】
ここで図９を参照すると、さらに別の装置３４''が示され、これは第１のメルトブローダイ８８、スパンボンドダイ９０、及び第２のメルトブローダイ９２を組み合わせたものを利用する。装置３４''は、垂直構成に配置されて示されるが、他の配置も可能である。スパンボンドダイ９０は、第１及び第２のメルトブローダイ（それぞれ８８及び９２）の間に配置される。このダイ配置は、異なる繊維サイズ、異なるポリマー材料、及び／又は異なる繊維横断面を有することができる、混合された高ロフトのハイブリッド不織ウェブを生産する。
【0058】
１又は２以上のスパンボンドダイ、メルトブローダイ、スパンメルトダイ等を使用して様々な組み合わせを得ることができることを理解されたい。図３に示す２層ウェブ１０’の製造が望まれる場合、２層は、インライン又はオフラインで積層することができる。図４に示す３層ウェブ１０’の製造が望まれる場合、図７に類似した３つのシステムを利用することができ、各層は、別の既製のウェブとインライン又はオフラインで積層することができる。各々のダイ８８、９０、及び９２は、垂直方向、水平方向、又は外向き方向で、複数のフィラメント４０を、排出、放出、押出し、紡糸、さもなければ送ることができる。残りの装置は、図７に関して図示及び説明した装置に類似する。１つの例外は、ダイから収集器への距離（ＤＣＤ）は、中央のスパンボンドダイ９０から平面Ｘ1－－Ｘ1への距離によって計算される点である。この場合も同様に、ＤＣＤ距離は約１０ｃｍ～約１５０ｃｍの間の範囲とすることができる。望ましくは、ＤＣＤ距離は約１００ｃｍ未満である。より望ましくは、ＤＣＤ距離は約９０ｃｍ未満である。さらにより望ましくは、ＤＣＤ距離は約８０ｃｍ未満である。最も望ましくは、ＤＣＤ距離は約６０ｃｍ未満である。正確なＤＣＤ距離は、押出されるポリマーの溶融温度、複数のノズル３８を通るポリマースループットなどを含むがこれらに限定されない、多くの因子に依存する。しかしながら、実験によって、可動面４４及び４６が各々の複数のノズル３８の遠位端４２の近くに位置するほど、製造された高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１の回復値は、圧縮後に良好であることが見出された。ＤＣＤ距離が約４５ｃｍ～約７５ｃｍの間の範囲の場合、高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１は、圧縮後に良好な回復値でもって製造することができる。
【0059】
三次元構造６８は収束通路６０の出口６６から出てくる。上述のように、三次元ウェブ１０''の繊維１２を一緒に結合して、ウェブ１０''の強度を高めて完全性を改善するためにとは好都合であろう。結合装置７４は、第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）の下流に配置される。結合装置７４は、上述の様々な種類の結合装置のうちのいずれかとすることができる。望ましくは、結合装置７４は、熱的結合装置又は化学的結合装置である。
【0060】
上記の３つの装置３４、３４’又は３４''のうちのいずれかにおいて、１又は２以上の特徴部を追加できることを理解されたい。例えば、製造プロセス時に高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１の中へ天然繊維又は合成人造繊維を導入することができる。同様に、製造時にウェブ１０、１０’、１０''又は１１に非熱可塑性材料を付加することができる。
【0061】
更に、多成分繊維を紡糸又は押出すことができ、繊維は異なる断面直径を有し、ウェブ１０、１０’、１０’又は１１内に縮れた繊維を使用して、さもなければ繊維１２を特定の方法で処理して、特有の完成した高ロフトの不織ウェブ１０、１０''、１０''又は１１を得るようになっている。
【0062】
様々なプロセス（メルトブロー、スパンボンド、スパンメルトなど等）は、フィラメントが異なる温度、圧力、流動率等で減じられることを必要とすることも認識されたい。例えば、処理空気は、ポリマー溶融物よりも低温又は高温とすることができる。
【0063】
プロセス
高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１を形成するプロセスを、図７～９を参照して説明する。プロセスは、溶融ポリマーをダイ３６へ導入することを含む。ダイ３６は複数のノズル３８を有し、各々は遠位端４２を有する。溶融ポリマーは、複数のノズル３８から排出され、複数のフィラメント４０を形成する。「排出する」とは、上記の公知の及び／又は当業者に公知のプロセスのうちのいずれかにおいて、圧力下で溶融ポリマーを押出すか、放出するか、紡糸するか、押し進めるか、又は送り出すことを意味する。プロセスは、空気又は気体の流れを使用して複数のフィラメント３０の移動及び送りを促進することも含む。フィラメント４０は、複数のノズル３８から約１０ｃｍ～約１５０ｃｍの間で離れて位置する一対の可動面４４及び４６に向けられる。一対の可動面４４及び４６は、第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）とすることができるか、又は第１及び第２のコンベヤーベルト（それぞれ５２及び５４）とすることができる。
高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１を形成するプロセスを、図７～９を参照して説明する。プロセスは、溶融ポリマーをダイ３６へ導入することを含む。ダイ３６は複数のノズル３８を有し、各々は遠位端４２を有する。溶融ポリマーは、複数のノズル３８から排出され、複数のフィラメント４０を形成する。「排出する」とは、上記の公知の及び／又は当業者に公知のプロセスのうちのいずれかにおいて、圧力下で溶融ポリマーを押出すか、放出するか、紡糸するか、押し進めるか、又は送り出すことを意味する。プロセスは、空気又は気体の流れを使用して複数のフィラメント３０の移動及び送りを促進することも含む。フィラメント４０は、複数のノズル３８から約１０ｃｍ～約１５０ｃｍの間で離れて位置する一対の可動面４４及び４６に向けられる。一対の可動面４４及び４６は、第１及び第２の回転可能なドラム（それぞれ４８及び５０）とすることができるか、又は第１及び第２のコンベヤーベルト（それぞれ５２及び５４）とすることができる。
【0064】
一対の可動面４４及び４６は、入口６４及び出口６６を有する収束通路６０を形成する。複数のフィラメント４０は、収束通路６０の入口６４の中に堆積する。次いで、複数のフィラメント４０は収束通路６０を通って送られ、機械方向で入口６４から出口６６へ及び一対の可動面４４及び４６の間で順に移動して、三次元構造６８を形成する。三次元構造６８において、フィラメント４０は、冷却される際に、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向で配向された繊維１２に転換される。プロセスは、さらに、三次元構造６８を結合して、約２５０ミリメートル未満の厚さｔ、ｔ１、又はｔ２及び約５０ｇ／ｍ2～約３，０００ｇ／ｍ2の間の範囲の基本質量を有する、高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１を形成することを含む。三次元構造６８は、様々な結合装置を使用して結合することができる。使用できるいくつかの結合装置としては、熱的結合、スルーエア結合、オーブン結合、化学的結合、湿式結合、機械的結合、又は油圧機械的結合を挙げることができるが、これらに限定されない。
【0065】
高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１の鉛直断面図は、機械方向（ＭＤ）に平行に見た場合、複数の緊密に積み重ねられた略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造２４を示す。略Ｖ型、Ｕ型、又はＣ型の構造２４の各々は、機械方向（ＭＤ）に向く尖部２６を有する。換言すると、略Ｖ型又はＵ型の構造は水平方向に対して９０°回転され、各々の尖部は右側に向く。Ｃ型の構造は、各々の尖部が右側に向くように、所定位置で反転される。高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１は、０．２５ｐｓｉの圧力下で３０分間圧縮した後に約２０％～約９９％の間の範囲の回復値を有する。
【0066】
図３、４、及び９を再び参照すると、２つの分離した別個のダイ３６及び３６を利用して、２層ウェブ１０’を生産することが可能である（図３を参照）。３つの分離した別個のダイ３６、３６及び３６を利用して、３層ウェブ１０''を生産することもできる（図４を参照）。同様に、４以上の分離した別個のダイ３６、３６、３６及び３６を利用して、４以上の層を有する多層ウェブを生産することができる。混合された繊維又は積層された層のこれらのハイブリッド不織高ロフト材料の構造は、異なる繊維サイズ、異なるポリマー材料、及び／又は異なる繊維横断面を有することができる。
【0067】
添加物８０は、結合装置７４の下流で高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１へ添加できることを理解されたい。添加物８０は、上記のいずれかとすることができる。添加物８０は、高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''、又は１１の上に堆積すること又はその上に噴霧することができる。あるいは、高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１は、添加物８０を含有した液体溶液中に浸漬することができる。
【0068】
また、高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１は、結合装置７４の下流で乾燥させることができることを理解されたい。同様に、高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１は、結合装置７４の下流で冷却することができる。かかる冷却は、高ロフトの不織ウェブ１０、１０’、１０''又は１１の温度を室温又はその付近に低下させることができる。
【0069】
実験
１．メルトブローユニット
多数の高ロフトの不織布サンプルウェブを、Ｂｉａｘメルトブロー（ＭＢ）ダイとして公知の多重列紡糸口金を備えた３８１ｍｍのメルトブローダイを有するメルトブローパイロットラインを使用して製作した。このダイは、Ｎ９９２ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｄｒｉｖｅ、Ｓｕｉｔｅ Ｂ、Ｇｒｅｅｎｖｉｌｌｅ、ＷＩ ５４９４２（米国）に所在のＢｉａｘ－Ｆｉｂｅｒｆｉｌｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能である。メルトブロー紡糸口金は２４２のポリマーノズルを有していた。各々の紡糸口金の内径は０．５０８ミリメートル（ｍｍ）であるが、各々の紡糸口金の外径は０．７１１ｍｍであった。各々のポリマーノズルは空気ノズルによって取り囲まれ、ここで吹き込む空気は、ポリマーノズルと空気ノズルとの間の環状空間から流入した。空気ノズルの各々の直径は１．４ｍｍであった。Ｂｉａｘメルトブロー（ＭＢ）ダイのデザインは米国特許５，４７６，６１６号及び米国特許公開番号２００５／００５６９５６に教示される。典型的な商用Ｂｉａｘメルトブロー（ＭＢ）ダイは、１メートルあたり約６，０００～約１１，０００の間のノズルを有する。
１．メルトブローユニット
多数の高ロフトの不織布サンプルウェブを、Ｂｉａｘメルトブロー（ＭＢ）ダイとして公知の多重列紡糸口金を備えた３８１ｍｍのメルトブローダイを有するメルトブローパイロットラインを使用して製作した。このダイは、Ｎ９９２ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｄｒｉｖｅ、Ｓｕｉｔｅ Ｂ、Ｇｒｅｅｎｖｉｌｌｅ、ＷＩ ５４９４２（米国）に所在のＢｉａｘ－Ｆｉｂｅｒｆｉｌｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能である。メルトブロー紡糸口金は２４２のポリマーノズルを有していた。各々の紡糸口金の内径は０．５０８ミリメートル（ｍｍ）であるが、各々の紡糸口金の外径は０．７１１ｍｍであった。各々のポリマーノズルは空気ノズルによって取り囲まれ、ここで吹き込む空気は、ポリマーノズルと空気ノズルとの間の環状空間から流入した。空気ノズルの各々の直径は１．４ｍｍであった。Ｂｉａｘメルトブロー（ＭＢ）ダイのデザインは米国特許５，４７６，６１６号及び米国特許公開番号２００５／００５６９５６に教示される。典型的な商用Ｂｉａｘメルトブロー（ＭＢ）ダイは、１メートルあたり約６，０００～約１１，０００の間のノズルを有する。
【0070】
２．プロセス条件
複数の高ロフトの不織ウェブのサンプルは、パイロットのメルトブローラインを使用して作られており、本発明の概念を示す。高ロフトの不織ウェブは、スパンボンド装置を使用して作ることができることを理解されたい。更に、これらのサンプルを作るために使用される厳密なプロセス条件は変更できることを理解されたい。プロセス条件（空気温度、ポリマーの化学的性質又はタイプ、ポリマー溶融温度、ポリマースループット、空気スループット等）の任意の変形形態は変更することができる。
複数の高ロフトの不織ウェブのサンプルは、パイロットのメルトブローラインを使用して作られており、本発明の概念を示す。高ロフトの不織ウェブは、スパンボンド装置を使用して作ることができることを理解されたい。更に、これらのサンプルを作るために使用される厳密なプロセス条件は変更できることを理解されたい。プロセス条件（空気温度、ポリマーの化学的性質又はタイプ、ポリマー溶融温度、ポリマースループット、空気スループット等）の任意の変形形態は変更することができる。
【0071】
第１の７つの不織ウェブサンプルを、ＡＣＨＩＥＶＥ ６９３６Ｇ１（商標）でＥｘｘｏｎ－Ｍｏｂｉｌから提供されたポリプロピレンから作った。このポリプロピレンは１０分間あたり１，５５０グラムの典型的なメルトフローレートを有していた（ＡＳＴＭ試験Ｄ １２３８、２３０℃、２．１６ｋｇに従って）。最後の２つの不織ウェブサンプル（サンプル８及び９）を、ＩＮＧＥＯ ＰＬＡ ６２０２Ｄ（商標）でＮａｔｕｒｅｗｏｒｋｓから提供されたポリ乳酸から作った。ポリ乳酸は１０分間あたり１５グラム（ｇ）～３０ｇのメルトフローレートを有していた（ＡＳＴＭ試験Ｄ １２３８、２１０℃、２．１６ｋｇに従って）。
【0072】
ポリプロピレンサンプルは、以下のプロセス条件で製造した。
ポリマー溶融温度：１９０℃
空気温度：１７０℃
ポリマースループット：０．２６ｇ／ホール（hole）／分
気圧：３５ＫＰａ
ポリマー溶融温度：１９０℃
空気温度：１７０℃
ポリマースループット：０．２６ｇ／ホール（hole）／分
気圧：３５ＫＰａ
【0073】
これらのサンプルの基本質量は、第１及び第２の回転可能なドラムの速度変動によって、又は第１及び第２のコンベヤーベルトの速度変動によって、約１５０ｇ／ｍ2～５００ｇ／ｍ2の間で変動する。ダイから収集器への距離（ＤＣＤ）は、約３０センチメートル（ｃｍ）～約４５ｃｍの間で変動する。
【0074】
ポリ乳酸サンプルは、以下のプロセス条件で作った。
ポリマー溶融温度：２６０℃
空気温度：２６０℃
ポリマースループット：１ｇ／ホール（hole）／分
気圧：３５ＫＰａ
ポリマー溶融温度：２６０℃
空気温度：２６０℃
ポリマースループット：１ｇ／ホール（hole）／分
気圧：３５ＫＰａ
【0075】
基本質量は約５００ｇ／ｍ2であり、ダイから収集器への距離（ＤＣＤ）は約７５ｃｍであった。
【0076】
サンプルの一部を１２０℃の温度で赤外線オーブンを使用して熱的に結合したが、ドウェル時間（接触時間）は約３秒～約５秒であった。
【0077】
３．特性評価試験
３．１基本質量
基本質量は単位面積質量として定義され、１平方メートルあたりのグラム（ｇ／ｍ2）で測定することができる。基本質量試験は、ＡＳＴＭ基準ＡＳＴＭ Ｄ３７７６に等価なＩＮＤＡ基準ＩＳＴ １３０．１に従って行う。１０個の異なるサンプルを、大きなサンプルウェブ中の異なる位置からダイカットし、各々は１００ｃｍ2に等しい個々の面積を有していた。各々の質量を、天秤上質量の±０．１％以内の高精度の天秤を使用して各複製を測定した。グラム／ｍ2の基本質量は、平均質量に１００を掛けることによって測定した。
３．１基本質量
基本質量は単位面積質量として定義され、１平方メートルあたりのグラム（ｇ／ｍ2）で測定することができる。基本質量試験は、ＡＳＴＭ基準ＡＳＴＭ Ｄ３７７６に等価なＩＮＤＡ基準ＩＳＴ １３０．１に従って行う。１０個の異なるサンプルを、大きなサンプルウェブ中の異なる位置からダイカットし、各々は１００ｃｍ2に等しい個々の面積を有していた。各々の質量を、天秤上質量の±０．１％以内の高精度の天秤を使用して各複製を測定した。グラム／ｍ2の基本質量は、平均質量に１００を掛けることによって測定した。
【0078】
３．２高ロフト不織布の厚さ
厚さは、規定された圧力下で測定した単一ウェブの１つの表面と反対の表面との間の距離として定義される。高ロフトの不織ウェブについて、厚さはＩＮＤＡ基準ＩＳＴ １２０．２（０１）に従って測定した。装置は、アンビル、押さえ金（presser foot）、及びこれらの２つの平行板の間の距離を示すスケールを有する厚さ試験装置を含む。押さえ金は、３０５ｍｍ×３０５ｍｍ（１２インチ×１２インチ）サイズで、２８８グラムの質量を有していた。代表的な５つの織物の試料をダイカットし、ＡＳＴＭ Ｄ１７７６中で規定される試験のための基準雰囲気中で試験した。サンプルは、織物の自然状態を変えないように注意して取り扱った。各試料を底板上に配置し、押さえ金をサンプルの最上部に注意して配置した。これらの試料の平均厚さを標準偏差と共に報告した。
厚さは、規定された圧力下で測定した単一ウェブの１つの表面と反対の表面との間の距離として定義される。高ロフトの不織ウェブについて、厚さはＩＮＤＡ基準ＩＳＴ １２０．２（０１）に従って測定した。装置は、アンビル、押さえ金（presser foot）、及びこれらの２つの平行板の間の距離を示すスケールを有する厚さ試験装置を含む。押さえ金は、３０５ｍｍ×３０５ｍｍ（１２インチ×１２インチ）サイズで、２８８グラムの質量を有していた。代表的な５つの織物の試料をダイカットし、ＡＳＴＭ Ｄ１７７６中で規定される試験のための基準雰囲気中で試験した。サンプルは、織物の自然状態を変えないように注意して取り扱った。各試料を底板上に配置し、押さえ金をサンプルの最上部に注意して配置した。これらの試料の平均厚さを標準偏差と共に報告した。
【0079】
３．３高ロフトの不織布の圧縮及び回復
この試験において、移動可能な平面が規定の圧力下で高ロフトの不織ウェブサンプルによる平行な表面から変位した直線距離の観察によって、高ロフトの不織ウェブサンプルの圧縮及び回復性能を測定する。所定の時間間隔の後に、圧力を除去し、直線距離の回復を測定する。家具、衣類、及び遮断用途（音響又は熱）で用いるための高ロフトの不織ウェブの性能は、これらの圧縮値及び回復値から推定することができる。元の厚さＴ１（ミリメートル（ｍｍ）で測定された）はＩＳＴ １２０．２（０１）に従って測定した。押さえ金を上げ、２８８グラムの質量を１６．３３ｋｇ（３６ポンド）に置き換えて、１７２０Ｐａ（０．２５ｐｓｉ）の圧力を付与した。新しい質量による押さえ金を３０分間高ロフトの不織ウェブサンプルの最上部に置き、次いで圧縮厚さＴ２を測定した。最後に、押さえ金を上げ、３６ポンドの質量を２８８グラムの質量で置き換えた。５分後に、押さえ金を降下させて回復厚さＴ３を測定した。
パーセント圧縮＝［（Ｔ１－Ｔ２）／Ｔ１］×１００
パーセント回復＝［Ｔ３／Ｔ１］×１００
この試験において、移動可能な平面が規定の圧力下で高ロフトの不織ウェブサンプルによる平行な表面から変位した直線距離の観察によって、高ロフトの不織ウェブサンプルの圧縮及び回復性能を測定する。所定の時間間隔の後に、圧力を除去し、直線距離の回復を測定する。家具、衣類、及び遮断用途（音響又は熱）で用いるための高ロフトの不織ウェブの性能は、これらの圧縮値及び回復値から推定することができる。元の厚さＴ１（ミリメートル（ｍｍ）で測定された）はＩＳＴ １２０．２（０１）に従って測定した。押さえ金を上げ、２８８グラムの質量を１６．３３ｋｇ（３６ポンド）に置き換えて、１７２０Ｐａ（０．２５ｐｓｉ）の圧力を付与した。新しい質量による押さえ金を３０分間高ロフトの不織ウェブサンプルの最上部に置き、次いで圧縮厚さＴ２を測定した。最後に、押さえ金を上げ、３６ポンドの質量を２８８グラムの質量で置き換えた。５分後に、押さえ金を降下させて回復厚さＴ３を測定した。
パーセント圧縮＝［（Ｔ１－Ｔ２）／Ｔ１］×１００
パーセント回復＝［Ｔ３／Ｔ１］×１００
【0080】
実施例１
この実施例において、高ロフトの不織ウェブ特性に対する収集器タイプの効果を調べた。サンプル１及び２は、不織ウェブの厚さ又はキャリパーに関して大きな差異を示した。
大きな差異は、主に、平ベルト上で紡糸された繊維を収集することと、２．５ｃｍのニップギャップを有する２つの回転ドラムの間でそれらを収集することとの対比に起因する。
両方のサンプルは、同じ単位面積質量を有するが、二重ドラム収集システムは厚さを１，５００％増加させた。サンプル３は、高ロフトの不織サンプル＃２を熱的に結合することによって、２６％まで回復特性を強化できることを示した。かかる強化は、ウェブの断熱及び音響特性を著しく高めることになる。繊維形成条件及び結合条件を適切に調整すると、圧縮及び回復特性を著しく強化することができる（以下の表１を参照）。
この実施例において、高ロフトの不織ウェブ特性に対する収集器タイプの効果を調べた。サンプル１及び２は、不織ウェブの厚さ又はキャリパーに関して大きな差異を示した。
大きな差異は、主に、平ベルト上で紡糸された繊維を収集することと、２．５ｃｍのニップギャップを有する２つの回転ドラムの間でそれらを収集することとの対比に起因する。
両方のサンプルは、同じ単位面積質量を有するが、二重ドラム収集システムは厚さを１，５００％増加させた。サンプル３は、高ロフトの不織サンプル＃２を熱的に結合することによって、２６％まで回復特性を強化できることを示した。かかる強化は、ウェブの断熱及び音響特性を著しく高めることになる。繊維形成条件及び結合条件を適切に調整すると、圧縮及び回復特性を著しく強化することができる（以下の表１を参照）。
【表1】
【0081】
実施例２
この実施例において、高ロフトの不織ウェブサンプルの圧縮－回復特性に対するダイから収集器への距離（ＤＣＤ）の効果を調べた。メルトブローフィラメントを、ダイに近い距離で収集したが、これらは非常に粘着性がある。この動作は、第１及び第２の回転可能なドラムの間の高ロフトの不織ウェブサンプル中で繊維同士の結合をもたらし、追加的な下流での結合の必要性が回避される。これは低いポリマースループットで作動する装置に作用して、約１５０ｇ／ｍ2未満の基本質量の高ロフトの不織ウェブを製作する。しかしながら、ポリマースループット及び基本質量が増大した場合、ダイから収集器への距離（ＤＣＤ）がより近くなると空気の管理が難しいので、吹き込み空気により、フィラメントが飛び回り、第１及び第２の回転可能なドラム上で捕捉されるのを妨害する。サンプル２及び３は、ダイ面から４５ｃｍのＤＣＤ距離での収集器で収集した。サンプル４及び５はダイ面から３０ｃｍのＤＣＤ距離で収集した。表２に示すように、より近いＤＣＤ距離で繊維を収集すると（サンプル４のように）、繊維同士の結合が強化され、サンプル３（熱的に結合）に類似の回復性能をもたらした。サンプル５は、サンプル＃４をオーブン結合することによって得られた。しかしながら、追加の結合により実際に繊維が脆弱になったので、この追加の結合は実際にサンプル５の回復特性を２８％だけ低下させたことが見出された。
この実施例において、高ロフトの不織ウェブサンプルの圧縮－回復特性に対するダイから収集器への距離（ＤＣＤ）の効果を調べた。メルトブローフィラメントを、ダイに近い距離で収集したが、これらは非常に粘着性がある。この動作は、第１及び第２の回転可能なドラムの間の高ロフトの不織ウェブサンプル中で繊維同士の結合をもたらし、追加的な下流での結合の必要性が回避される。これは低いポリマースループットで作動する装置に作用して、約１５０ｇ／ｍ2未満の基本質量の高ロフトの不織ウェブを製作する。しかしながら、ポリマースループット及び基本質量が増大した場合、ダイから収集器への距離（ＤＣＤ）がより近くなると空気の管理が難しいので、吹き込み空気により、フィラメントが飛び回り、第１及び第２の回転可能なドラム上で捕捉されるのを妨害する。サンプル２及び３は、ダイ面から４５ｃｍのＤＣＤ距離での収集器で収集した。サンプル４及び５はダイ面から３０ｃｍのＤＣＤ距離で収集した。表２に示すように、より近いＤＣＤ距離で繊維を収集すると（サンプル４のように）、繊維同士の結合が強化され、サンプル３（熱的に結合）に類似の回復性能をもたらした。サンプル５は、サンプル＃４をオーブン結合することによって得られた。しかしながら、追加の結合により実際に繊維が脆弱になったので、この追加の結合は実際にサンプル５の回復特性を２８％だけ低下させたことが見出された。
【表2】
【0082】
実施例３
この実施例において、高ロフトの不織ウェブサンプルの圧縮－回復特性に対する基本質量が有する効果を調べた。表３に示すように、単位面積質量を増加させることによって、圧縮性が低下するが、これは第１及び第２の回転可能なドラムのニップの間を通過する、より大きな不織質量体によって明らかである。基本質量を増加させることによって、圧縮後のパーセント回復も高くなることも分かり、これは生成された多数の繊維同士の結合に起因する可能性がある。ダイから収集器へのより近い距離（ＤＣＤ）でのサンプル６及び７の繊維の収集は、空気の管理の難しさ及び吹き込み減衰空気の前方の通路をブロックするフィラメントの大きな質量体に起因して、パイロット規模で上手くいかなかった。
この実施例において、高ロフトの不織ウェブサンプルの圧縮－回復特性に対する基本質量が有する効果を調べた。表３に示すように、単位面積質量を増加させることによって、圧縮性が低下するが、これは第１及び第２の回転可能なドラムのニップの間を通過する、より大きな不織質量体によって明らかである。基本質量を増加させることによって、圧縮後のパーセント回復も高くなることも分かり、これは生成された多数の繊維同士の結合に起因する可能性がある。ダイから収集器へのより近い距離（ＤＣＤ）でのサンプル６及び７の繊維の収集は、空気の管理の難しさ及び吹き込み減衰空気の前方の通路をブロックするフィラメントの大きな質量体に起因して、パイロット規模で上手くいかなかった。
【表3】
【0083】
実施例４
この実施例において、異なるポリマーに関する、２つの回転ドラムの間に形成されたニップでスパンメルト繊維を収集する概念について調べた。サンプル８及び９は、ポリ乳酸樹脂を使用して製作した。かかるポリマーの紡糸の困難性及びウェブ形成に伴う収縮効果にもかかわらず、２つの高ロフトの不織布サンプルを収集した。表４に示すように、熱的に結合されていないサンプル８は、赤外線熱オーブンを使用して熱的に結合されたサンプル９よりも、高い圧縮性かつ低い回復特性を有する。また、サンプル９は、取り扱い時にサンプル８よりも強く、サンプル９は、熱処理後の間にもたらされた繊維同士の結合に起因して崩壊しなかったので良好な構造完全性を有する。結合されていない繊維の構造的完全性は、他の結合技術、例えばスルーエア結合又は化学的結合等によって強化できることは良く知られている。
この実施例において、異なるポリマーに関する、２つの回転ドラムの間に形成されたニップでスパンメルト繊維を収集する概念について調べた。サンプル８及び９は、ポリ乳酸樹脂を使用して製作した。かかるポリマーの紡糸の困難性及びウェブ形成に伴う収縮効果にもかかわらず、２つの高ロフトの不織布サンプルを収集した。表４に示すように、熱的に結合されていないサンプル８は、赤外線熱オーブンを使用して熱的に結合されたサンプル９よりも、高い圧縮性かつ低い回復特性を有する。また、サンプル９は、取り扱い時にサンプル８よりも強く、サンプル９は、熱処理後の間にもたらされた繊維同士の結合に起因して崩壊しなかったので良好な構造完全性を有する。結合されていない繊維の構造的完全性は、他の結合技術、例えばスルーエア結合又は化学的結合等によって強化できることは良く知られている。
【表4】
【0084】
本発明は複数の具体的な実施形態と共に記載されているが、多くの代替、修飾及び変形は、前述の記載を考慮して当業者に明らかであろうことを理解されたい。したがって、本発明は、添付の請求項の精神及び範囲内にあるかかる代替例、変更例、及び変形例をすべて包含することが意図される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】