架橋化された弾性フィルムを含む弾性積層体を作製する方法
架橋化弾性フィルム及び不織布表面材を含む積層体から複合材料を作製する方法を提供する。該作製方法は、架橋性弾性ポリマーを含む熱可塑性組成物を第１の不織布の表面上に直接的に押し出して第１のフィルムを成形するステップと、前記第１のフィルムを前記第１の不織布に対して結合させて積層体を形成するステップと、前記架橋性弾性ポリマーを架橋化するステップと、その後、前記第１のフィルムを、第２の不織布を含む第２の表面材に対して直接的に結合させるステップとを含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架橋化された弾性フィルムを含む弾性積層体を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性複合材料は一般的に、身体の輪郭に対するフィット性を高めるために、製品（例えば、おむつ、トレーニングパンツ、衣服など）に組み込まれる。例えば、弾性複合材料は、弾性フィルムと不織布表面材とから作製され得る。現在入手可能な弾性材料では、媒介物と高性能弾性材料との間に明らかな隙間が存在する。例えば、スチレンＳＥＢＳポリマー系材料は、一般的に、応力緩和性が低いSpandex（商標）またはLycra（商標）系材料と比較すると、応力緩和性が比較的高い媒体機能材料を提供する。しかし、Spandex（商標）またはLycra（商標）系材料は、スチレン系ブロックコポリマーと比較すると非常に高価である。それにもかかわらず、高価な弾性材料によってより良好な弾性特性が得られることが望ましい。
【０００３】
そのため、軽量で低強度の不織面から作製したにも関わらず高価な高性能弾性材に近い弾性特性を示す、費用効率が高い弾性複合材料が現在求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，３３６，５４５号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態では、弾性複合材料の作製方法が開示されている。本発明の方法は、弾性コア層組成物及び随意的な第１の表面薄層組成物を第１の不織布表面材の表面上に直接的に押し出して第１のフィルム／不織布積層体を形成するステップを含む。前記弾性コア層は、前記第１の不織布表面材に対して直接的に結合されるか、あるいは、随意的な第１の表面薄層を介在して間接的に結合される。第１のフィルム／不織布積層体の作製後、露出した弾性コア層組成物を架橋化することによって、弾性特性を向上させる。その後、第１のフィルム／不織布積層体の露出した弾性コア層に第２の表面材層を積層させる。第２の表面材層は、不織布表面材層と随意的なフィルム層を含み得る。随意的なフィルム層は、第１のフィルム／不織布積層体と同様に、表面薄層またはコア層を含み得る。第１のフィルム／不織布積層体の架橋化された露出した弾性コア層と、露出した第２の表面材層とは互いに対向するように配置される。第１及び第２のフィルム／不織布積層体は、その後、互いに結合される。
【０００６】
他の実施形態では、弾性複合材料の他の作製方法が開示される。該作製方法は、架橋性弾性ポリマーを含む熱可塑性組成物を第１の不織布の表面上に直接的に押し出して第１のフィルムを形成するステップと、前記第１のフィルムを前記第１の不織布に対して結合させて積層体を形成するステップと、前記架橋性弾性ポリマーを架橋化するステップと、その後、前記第１のフィルムを、第２の不織布を含む第２の表面材に対して直接的に結合させるステップとを含む。一態様では、前記第２の表面材は第２のフィルムを含み、前記第１のフィルムは前記第２のフィルムに対して隣接して配置され直接的に結合される。
【０００７】
一実施形態では、前記第１の不織布は、約４５ｇ／平方メートル以下の坪量、及び、クロスマシン方向において約３５０ｇ力／インチ以下のピーク負荷を有する。別の実施形態では、前記第１の不織布は、メルトブローンウェブであり得る。さらなる実施形態では、前記第１の不織布は、ポリエチレンポリマーを含み得る。
【０００８】
ある実施形態では、前記第１のフィルムは弾性層及び熱可塑性層を含み得、熱可塑性層は第１の不織布と弾性層との間に配置され得る。別の実施形態では、前記弾性層は架橋性弾性ポリマーを含み得る。
【０００９】
別の実施形態では、前記第２の表面材はポリプロピレンポリマーを含み得る。
【００１０】
本発明の他の特徴及び態様を以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
当業者を対象にしたベストモードを含む本発明の完全なかつ実現可能な開示は、添付図面を参照して本明細書の残りの部分でより詳細に説明される。
【００１２】
【図１】本発明の複合材料作製方法の一実施形態を示す概略図。
【図２】本発明の複合材料の一実施形態を示す断面図。
【００１３】
本明細書及び図面において繰り返し使用される参照符号は、本発明の同一または類似の機構または要素を示すことを意図している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の様々な実施形態を詳細に説明し、１若しくは複数の実施形態を以下に説明する。各実施形態は本発明を説明するためのものであって、本発明を何ら限定するものではない。実際、本発明の範囲及び精神から逸脱しない限り、本発明の様々な変形及び変更が可能であることは当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示または説明された機構を別の実施形態に用いることにより、さらなる別の実施形態を創出することが可能である。したがって、そのような変形または変更は、添付した特許請求の範囲及びその均等物の範囲及び精神から逸脱しない限り、本発明に含まれることが意図される。
【００１５】
一般的に言えば、本発明は、架橋化された弾性フィルムと、望ましくクロスマシン（ＣＤ）方向において低強度を有する軽量の不織布表面材とを含む積層体から作製した弾性複合材料に関する。「クロスマシン方向」すなわち「ＣＤ」は、材料の製造方向に対して垂直な方向である。「マシン方向」は、材料の製造方向である。不織布表面材は低強度であるため、弾性フィルムは、最終的な複合材料の強度を高めるのに十分な厚さ及び重量を有することが望ましい。これに関して、本発明の弾性複合材料の強度を高めるために、不織布表面材及び随意的な熱可塑性フィルムから作製した第２の表面材（積層体）を本発明の弾性複合材料に使用することができる。第２の表面材の随意的なフィルム及び表面材は、第１の積層体のフィルム及び表面材と互いに同一のまたは異なる材料から作製してもよい。いずれにしても、前記両積層体は、最終的な複合材料において第１の積層体の弾性フィルムと第２の積層体（表面材）の熱可塑性フィルムとが互いに対向するようにして配置される。フィルム／不織布積層体と第２の表面材料とを互いに対向させて配置する前に、弾性コアフィルムを架橋化させる。前記両積層体を互いに対向配置させる前に弾性コアフィルムを架橋化することにより、弾性コアフィルムをより効果的に架橋化させることができると共に、前記両積層体に含まれる他の構成要素が架橋過程に曝されることを減少させることができる。架橋化後、及び、フィルム／不織布積層体と第２の表面材料とを互いに対向配置させた後は、軽圧力下で、従来のカレンダーボンディング工程下で、接着剤や溝付きローラーなどを使用して、前記材料同士を互いに容易に結合させることができる。
【００１６】
これに関して、本発明の様々な実施形態を以下により詳細に説明する。
【００１７】
Ｉ 第１の積層体
【００１８】
Ａ．不織布表面材
【００１９】
上述したように、第１の積層体の不織布表面材は、一般的に軽量であり、クロスマシン（ＣＤ）方向において低強度を有しており、複合材料の柔軟性を高めると共に、製造コストを著しく節約することができる。より具体的には、不織布表面材の坪量は、約４５ｇ／平方メートル以下、一部の実施形態では約１〜３０ｇ／平方メートル、一部の実施形態では約２〜２０ｇ／平方メートルである。同様に、不織布表面材は、クロスマシン方向において、約３５０ｇ力／インチ（幅）以下、一部の実施形態では約３００ｇ力／インチ（幅）以下、一部の実施形態では約５０〜３００ｇ力／インチ、一部の実施形態では約６０〜２５０ｇ力／インチ、一部の実施形態では約７５〜２００ｇ力／インチのピーク負荷を有し得る。所望であれば、不織布表面材は、マシン方向（ＭＤ）においても低強度を有し得、マシン方向において、３０００ｇ力／インチ（幅）以下、一部の実施形態では２５００ｇ力／インチ（幅）以下、一部の実施形態では約５０〜２０００ｇ力／インチ、一部の実施形態では約１００〜１５００ｇ力／インチのピーク負荷を有し得る。
【００２０】
不織布表面材は、一般的に、互いに交絡されているが、編物におけるように識別可能な形態ではない個々の繊維または糸の構造を有するウェブである。適切な不織布表面材としては、これらに限定しないが、メルトブローンウェブ、スパンボンドウェブ、ボンデッドカーデッドウェブ、エアレイドウェブ、コフォームウェブ、水流交絡ウェブ、またはそれらの組み合わせがある。不織布表面材は、例えば、メルトブローン法、スパンボンド法、カーディング法、ウエットレイド法、エアレイド法、水流交絡法、コフォーム法などの様々な公知の方法によって作製することができる。
【００２１】
メルトブローンウェブ若しくは表面材は、溶融した熱可塑性プラスチック材料を、通常は円形の断面形状を有する複数の微細なダイキャピラリから溶融繊維として収束高速ガス（例えば空気）流の中に押し出し、その流れにより溶融した熱可塑性プラスチック材料の繊維の直径をマイクロ繊維の直径の程度にまで減少させる方法によって作製された不織ウェブである。その後、メルトブローン繊維は、前記高速ガス流によって運ばれて収集面上に堆積し、それにより、ランダムに分散したメルトブローン繊維のウェブが形成される。このような方法は、例えば米国特許第３，８４９，２４１号（Butin他）に開示されている（前記特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。例えば、特定の一実施形態では、不織布表面材は、約１５μｍ以下、一部の実施形態では約０．０１〜１０μｍ、一部の実施形態では約０．１〜５μｍの平均サイズを有する「マイクロ繊維」を含むメルトブローン表面材である。
【００２２】
スパンボンドウェブ若しくは表面材は、小径の実質的に連続的な繊維を含む不織布ウェブ材である。前記繊維は、溶融した熱可塑性プラスチック材料を、スピナレット（紡糸口金）の通常は円形の断面形状を有する複数の微細なキャピラリから押し出し、次いで、押し出された繊維の直径を例えば引き出し延伸機構及び／または他の公知のスパンボンディング機構により急激に縮径させることにより作製される。スパンボンドウェブの作製については、例えば、米国特許第４，３４０，５６３号（Appel他）、米国特許第３，６９２，６１８号（Dorschner他）、米国特許第３，８０２，８１７号（Matsuki他）、米国特許第３，３３８，９９２号（Kinney他）、米国特許第３，３４１，３９４号（Kinney他）、米国特許第３，５０２，７６３号（Hartman他）、米国特許第３，５０２，５３８号（Levy他）、米国特許第３，５４２，６１５号（Dobo他）、及び米国特許第５，３８２，４００号（Pike他）に説明及び図示されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。スパンボンド繊維は、一般的に、収集面上に堆積したときに粘着性を有さない。スパンボンド繊維は、多くの場合、約１０〜２０μｍの直径を有する。
【００２３】
不織布表面材の作製に使用することができるポリマーとしては、例えば、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエンなど）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル（例えばテレフタル酸ポリエチレンなど）、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル酢酸、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂（例えば、ポリアクリル酸塩、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチルなど）、ポリアミド（例えばナイロン）、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリ乳酸、それらのコポリマー及び混合物などが挙げられる。一実施形態では、不織布表面材としては、電磁放射線に暴露されたときに架橋化されるポリエチレンポリマーが挙げられる。前記ポリマーは、前記繊維に対して所望の性質を付与するための加工助剤または処理組成物と、残りの溶媒、顔料または着色剤などの他の添加物とを含み得ることに留意されたい。
【００２４】
単一成分繊維及び／または多成分繊維が、不織布表面材の作製に使用され得る。多成分繊維を作製するための様々な方法が、米国特許第４，７８９，５９２号（Taniguchi他）、米国特許５，３３６，５５２号（Strack他）、米国特許５，１０８，８２０号（Kaneko他）、米国特許４，７９５，６６８号（Kruege他）、米国特許５，３８２，４００号（Pike他）、米国特許５，３３６，５５２号（Strack他）、米国特許６，２００，６６９号（Marmon他）に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。また、様々な不規則な形状を有する多成分繊維が、米国特許５，２７７，９７６号（Hogle他）、米国特許５，１６２，０７４号（Hills）、米国特許５，４６６，４１０号（Hills）、米国特許５，０６９，９７０号（Largman他）、米国特許５，０５７，３６８号（Largman他）に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。
【００２５】
不織布表面材の作製に使用される前記繊維の望ましいデニールは、所望する用途によって異なる。一般的に、前記繊維は、フィラメントあたりのデニール（すなわち、繊維９０００ｍあたりのグラム数と等しい線密度の単位である）が、約６未満、一部の実施形態では約３未満、一部の実施形態では約０．５〜３となるように作製される。
【００２６】
必須ではないが、不織布表面材は、随意的に、接着剤または自己結合（例えば、外部接着剤を適用せずになされる繊維の融合または自己接着）などの任意の従来技術を用いて結合される。好適な自己結合技術としては、超音波結合、熱結合、スルーエア結合、カレンダー結合などが挙げられる。必要とされる温度及び圧力は、これらに限定しないが、接着領域のパターン、ポリマーの性質、繊維の性質、及び不織布の性質などの様々な因子によって異なる。例えば、前記表面材は、両方とも通常はパターン形成されていない（すなわち滑らかな）２つのローラー間に形成されたニップを通される。このようにして、材料に小さい圧力のみを加え、前記材料同士を軽く結合させる。理論により制限されることを意図するものではないが、本願発明者は、そのような軽く結合された材料は高い伸張性を保つことができ、それにより、最終的な複合材料の弾性及び伸張性を高めることができると考えている。例えば、ニップ圧力は、約０．１〜２０ポンド／リニアインチ、一部の実施形態では約１〜１５ポンド／リニアインチ、一部の実施形態では約２〜１０ポンド／リニアインチの範囲であり得る。同様に、１若しくは複数のローラーは、約１５〜６０℃、一部の実施形態では約２０〜５０℃、一部の実施形態では約２５〜４０℃の表面温度を有し得る。
【００２７】
また、不織布表面材は、本発明のフィルムを積層させる前に、マシン方向及び／またはクロスマシン方向に伸張され得る。好適な伸張技術としては、ネッキング、テンターリング（tentering）、溝付きローラーによる伸張などが挙げられる。例えば、前記表面材は、Mormanによる米国特許第５，３３６，５４５号、米国特許第５，２２６，９９２号、米国特許第４，９８１，７４７号及び米国特許第４，９６５，１２２号、並びに、Morman他による米国特許出願公開第２００４／０１２１６８７号などに記載されているようにしてネック化してもよい。あるいは、不織布表面材は、前記フィルムに積層させる前に、少なくとも１つの方向において比較的非伸縮性に保たれる。このような実施形態では、不織布表面材は、随意的に、前記フィルムに積層させた後に１若しくは複数の方向に伸張させてもよい。また、前記表面材に対して、例えば開口形成や加熱処理などの他の公知の処理ステップを行ってもよい。
【００２８】
Ｂ．弾性フィルム
【００２９】
第１の積層体の弾性フィルムは、溶融加工可能な、すなわち熱可塑性の、１若しくは複数の弾性ポリマーから作製される。一般的に、弾性ポリエステル、弾性ポリウレタン、弾性ポリアミド、弾性コポリマー、弾性ポリオレフェィンなどの様々な熱可塑性弾性ポリマーが本発明に使用され得る。一実施形態では、例えば、モノアルケニルアレーン及び飽和共役ジエンのブロックを含む実質的に非晶質のブロックコポリマーが使用され得る。そのようなブロックコポリマーは弾性及び粘着性が高く、前記フィルムの前記不織布表面材への結合能力を高めることができるので、本発明に特に有用である。
【００３０】
モノアルケニルアレーンブロックとしては、スチレン及びその類似体あるいは相同体（例えば、ｏ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、１，３ジメチルスチレン−ｐ−メチルスチレンなど）、並びに、他のモノアルケニル多環芳香族化合物（例えば、ビニルナフタレン、ぎ酸ビニルなど）などが挙げられる。好ましいモノアルケニルアレーンは、スチレン及びｐ−メチルスチレンである。共役ジエンブロックには、共役ジエンモノマーのホモポリマー、２若しくはそれ以上の共役ジエンのコポリマー、及び、１若しくは複数のジエンとそのブロックが主要共役ジエンユニットである別のモノマーとのコポリマーが含まれ得る。共役ジエンは、４〜８個の炭素原子を含むもの、例えば、１，３ブタジエン（ブタジエン）、２−メチル−１，３ブタジエン、イソプレン、２，３ジメチル１−１，３ブタジエン、１，３ペンタジエン（ピペリレン）、１，３ヘキサジエンなどであることが好ましい。モノアルケニルアレーン（例えばポリスチレン）ブロックの量は様々であり得るが、一般的には、前記コポリマーの約８〜５５重量％、一部の実施形態では約１０〜３５％、一部の実施形態では約１５〜２５％を占める。好適なブロックコポリマーは、約５，０００〜３５，０００の数平均分子量を有するモノアルケニルアレーンエンドブロックと、約２０，０００〜１７０，０００の数平均分子量を有する飽和共役ジエン中間ブロックを含み得る。ブロックポリマーの総数平均分子量は、約３０，０００〜２５０，０００であり得る。
【００３１】
特に好適な熱可塑性弾性コポリマーは、米国テキサス州ヒューストン所在のクレイトン・ポリマーズ社（Kraton Polymers LLC）からKRATON（登録商標）の商標名で市販されているものである。KRATON（登録商標）ポリマーとしては、スチレン−ブタジエン、スチレン−イソプレン、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−イソプレン−スチレン、またはそれらの混合物などのスチレン−ジエンブロックコポリマーが挙げられる。また、KRATON（登録商標）ポリマーには、スチレン−ジエンブロックコポリマーを選択的に水素化することによって作製されるスチレン−オレフィンブロックコポリマーも含まれる。そのようなスチレン−オレフィンブロックコポリマーの例としては、スチレン−（エチレン−ブチレン）、スチレン−（エチレン−プロピレン）、スチレン−（エチレン−ブチレン）−スチレン、スチレン−（エチレン−プロピレン）−スチレン、スチレン−（エチレン−ブチレン）−スチレン−（エチレン−ブチレン）、スチレン−（エチレン−プロピレン）−スチレン−（エチレン−プロピレン）、スチレン−エチレン−（エチレン−プロピレン）−スチレン、またはそれらの混合物などが挙げられる。これらのブロックコポリマーは、直線状、放射状、または星状の分子構造を有し得る。具体的なKRATON（登録商標）ブロックコポリマーとしては、Ｇ１６５２、Ｇ１６５７、Ｇ１７３０、ＭＤ６６７３及びＭＤ６９７３の商標名で市販されているものが挙げられる。種々の好適なスチレンブロックコポリマーが、米国特許第４，６６３，２２０号、米国特許第４，３２３，５３４号、米国特許第４，８３４，７３８号、米国特許第５，０９３，４２２号及び米国特許第５，３０４，５９９号に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。他の市販のブロックコポリマーとしては、日本国岡山所在のクラレ社（Kuraray Company, Ltd）からSEPTON（登録商標）の商標名で市販されているＳ−ＥＰ−Ｓ弾性コポリマーが挙げられる。さらに別の適切なコポリマーとしては、米国テキサス州所在のデキシコ・ポリマーズ社（Dexco Polymers）からVECTOR（登録商標）の商標名で市販されているＳ−Ｉ−Ｓ及びＳ−Ｂ−Ｓ弾性コポリマーが挙げられる。また、米国特許第５，３３２，６１３号（Taylor他）に記載されているようなＡ−Ｂ−Ａ−Ｂテトラブロックコポリマーからなるポリマーも好適である（この特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。そのようなテトラブロックコポリマーの一例は、スチレン−ポリ（エチレン−プロピレン）−スチレン−ポリ（エチレン−プロピレン）（「Ｓ−ＥＰ−Ｓ−ＥＰ」）ブロックコポリマーである。
【００３２】
当然ながら、前記フィルムを作製するのに、他の熱可塑性弾性ポリマーを単独でまたは前記ブロックコポリマーと共に使用してもよい。例えば、実質的に規則正しい構造を有するまたは示すことが可能な半晶質ポリオレフィンを使用してもよい。例示的な半晶質ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、それらの混合物またはコポリマーなどが挙げられる。特定の一実施形態では、エチレンとα−オレフィンのコポリマーであるポリエチレン（例えば、Ｃ３−Ｃ２０α−オレフィンまたはＣ３−Ｃ１２α−オレフィンなど）が使用される。適切なα−オレフィンは、直線状のものまたは分岐状のもの（例えば、１若しくは複数のＣ１−Ｃ３アルキル分岐またはアリル基を有するもの）であり得る。具体的な例としては、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、３，３−ジメチル−１−ブテン、１−ペンテン、１若しくは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を有する１−ペンテン、１若しくは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を有する１−へキセン、１若しくは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を有する１−ヘプテン、１若しくは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を有する１−オクテン、１若しくは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を有する１−ノネン、エチル、メチルまたはジメチル置換された１−デセン、１−ドデセン、及びスチレンが挙げられる。本発明に使用するのに好適なポリエチレンは、米国テキサス州ヒューストン所在のエクソンモービル・ケミカル社（ExxonMobil Chemical Company）からEXACT（商標）という商標名で市販されているエチレン系のコポリマープラストマーである。他の適切なポリエチレンプラストマーは、米国ミシガン州ミッドランド所在のダウ・ケミカル（Dow Chemical Company）社からENGAGE（登録商標）及びAFFINITY（商標）という商標で市販されているものである。さらなる他の適切なエチレンポリマーは、ダウ・ケミカル社からDOWLEX（商標）（ＬＬＤＰＥ）及びATTANE（商標）（ＵＬＤＰＥ）という商標で市販されているものである。他の適切なエチレンポリマーは、米国特許第４，９３７，２９９号（Ewen他）、米国特許第５，２１８，０７１号（Tsutsui他）、米国特許第５，２７２，２３６号（Lai他）及び米国特許第５，２７８，２７２号（Lai他）に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。
【００３３】
当然ながら、本発明は、エチレンポリマーの使用に限定されない。例えば、プロピレンポリマーも、フィルムへの使用に好適である。適切な弾性プロピレンポリマーとしては、例えば、プロピレンのコポリマーまたはターポリマーが挙げられ、そのようなものとしては、α−オレフィン（例えばＣ３−Ｃ２０；エチレン、１−ブテン、２−ブテン、様々なペンテン異性体、１−ヘキセン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、１−ユニデセン、１−ドデセン、４−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ヘキセン、５−メチル−１−ヘキセン、ビニルクロロへキセン、スチレンなど）を有するプロピレンのコポリマーがある。適切なプロピレンポートは、米国テキサス州ヒューストン所在のエクソンモービル・ケミカル社（Exxon Mobil Chemical Co.）からVISTAMAXX（商標）という商標で市販されているもの、ベルギー国フェルイ所在のアトフィナ・ケミカルズ社（Atofina Chemicals）からFINA（商標）（例えば８５７３）という商標で市販されているもの、三井石油化学工業社からTAFMER（商標）という商標で市販されているもの、及び米国ミシガン州ミッドランド所在のダウ・ケミカル社からVERSIFY（商標）の商標名で市販されているものがある。好適なプロピレンポリマーの他の例は、米国特許第６，５００，５６３号（Datta他）、米国特許第５，５３９，０５６号（Yang他）及び米国特許第５，５９６，０５２号（Resconi他）に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。
【００３４】
半晶質ポリオレフィンの作製には、様々な公知の技術を用いることができる。例えば、オレフィンポリマーは、フリーラジカルまたは配位触媒（例えば、チーグラー・ナッタ触媒）を用いて作製することができる。好ましくは、オレフィンポリマーは、メタロセン触媒などの単座配位触媒から形成される。
【００３５】
当然ながら、弾性ポリマー以外にも、複合材料の弾性に悪影響を与えない限り、非弾性熱可塑性ポリマーも一般的に使用することもできる。例えば、前記熱可塑性組成物は、他のポリオレフィン（例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンなど）を含み得る。一実施形態では、前記熱可塑性組成物は、ホモポリプロピレンまたはプロピレンのコポリマーなどの追加的なプロピレンポリマーを含み得る。前記追加的なプロピレンポリマーは、例えば、他のモノマーを約１０重量％以下の量で含む（すなわち、少なくとも９０重量％の量のプロピレンを含む）実質的にアイソタクチックなポリプロピレンホモポリマーまたはコポリマーから作製され得る。そのようなポリプロピレンは、グラフト、ランダムまたはブロックコポリマーの形態で存在し得、約１１０℃以上、一部の実施形態では１１５℃以上、一部の実施形態では１３０℃以上の溶融点を有するので大部分は結晶質であり得る。そのような追加的なポリプロピレンの例は、米国特許第６，９９２，１５９号（Datta他）に記載されている（この特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。
【００３６】
前記弾性フィルムは、当該技術分野で公知の他の構成要素も含み得る。一実施形態では、例えば、前記弾性フィルムは、充填剤（filler）を含む。充填剤はフィルムポリマー押出成形混合物に添加される、押出成形フィルムに対して化学的な影響を与えない微粒子または他の形態の材料であり、フィルム全体に均一に分散され得る。充填剤は、フィルムの透明度及び／または通気性（すなわち、水蒸気透過性及び実質的な液体不透過性）の向上などの様々な目的に役立つ。例えば、充填剤入りのフィルムは、伸張させてポリマーを充填剤から分離させ、微小孔性通路を形成することによって、通気性を有するように作製することができる。通気性微小孔弾性フィルムは、例えば、McCormack他による米国特許第５，９９７，９８１号、米国特許第６，０１５，７６４号及び米国特許第６，１１１，１６３号、Morman他による米国特許第５，９３２，４９７号、Taylor他による米国特許第６，４６１，４５７号に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。適切な充填剤の例としては、これらに限定しないが、炭酸カルシウム、様々な種類の粘土、シリカ、アルミナ、炭酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム、タルク、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、二酸化チタン、ゼオライト、セルロース型粉末、カオリン、マイカ、炭素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、パルプ粉、木粉、セルロース誘導体、キチン、及びキチン誘導体などが挙げられる。ある場合では、前記充填剤の含有量は、フィルムの約２５〜７５重量％、一部の実施形態では約３０〜７０重量％、一部の実施形態では約４０〜６０重量％の範囲であり得る。
【００３７】
また、溶融安定化剤、架橋化触媒、プロラド添加剤、処理安定化剤、熱安定化剤、光安定化剤、酸化防止剤、熱老化安定化剤、白色化剤、ブロッキング防止剤、結合剤、粘着性付与剤、粘性調節剤などの他の添加物もフィルムに組み込むこともできる。適切な粘着性付与剤樹脂の例としては、例えば、水素化炭化水素樹脂が挙げられる。そのような水素化炭化水素樹脂の例としては、イーストマン・ケミカル社（Eastman Chemical）から市販されているREGALREZ（商標）炭化水素樹脂がある。他の粘着性付与剤としては、エクソンモービル社（ExxonMobil）からESCOREZ（商標）の商標名で市販されているものがある。ポリエチレンワックス（例えばイーストマン・ケミカル社（Eastman Chemical）から市販されているEPOLENE（商標）Ｃ−１０など）などの粘性調節剤を使用してもよい。亜りん酸エステル安定剤（例えば、米国ニューヨーク州タリータウン所在のチバ・スペシャリティ・ケミカルズ社（Ciba Specialty Chemicals）から市販されているIRGAFOS、または、米国オハイオ州ドドーバー所在のドーバー・ケミカル社（Dover Chemical Corp）から市販されているDOVERPHOS）が、溶融安定化剤の例である。加えて、ヒンダードアミン安定化剤（例えば、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社（Ciba Specialty Chemicals）から市販されているCHIMASSORB）が、熱安定化剤、光安定化剤の一例である。さらに、ヒンダードフェノールは、フィルムの製造における酸化防止剤として一般的に使用される。適切なヒンダードフェノールとしては、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社（Ciba Specialty Chemicals）からIrganox（登録商標）の名称で市販されているもの、例えばIrganox（登録商標）１０７６、１１０１、またはＥ２０１などが挙げられる。さらに、フィルムと追加的な材料（例えば不織ウェブ）との結合を促進するために、フィルムに結合剤を添加してもよい。一般的に、そのような添加物（例えば、粘着性付与剤、酸化防止剤、安定化剤など）は各々、フィルムの約０．００１〜２５重量％、一部の実施形態では約０．００５〜２０重量％、一部の実施形態では０．０１〜１５重量％の量で存在し得る。
【００３８】
本発明の弾性フィルムは、単層構造または多層構造であり得る。多層フィルムは、共押出法、または他の従来の積層技術によって作製され得る。使用する場合、多層フィルムは、一般的に、少なくとも１層の熱可塑性（またはプラスチック）層と少なくとも１層の弾性層を含む。前記熱可塑性層は、最終的な複合材料に強度及び完全性を提供するために使用され、前記弾性層は、前記不織布表面材に弾性及び十分なタックを提供するために使用される。前記フィルムに対して所望の弾性特性を付与するために、エラストマーは、一般的に、前記弾性複合材料における弾性層を形成するのに使用されるポリマー成分ｂの約５５重量％以上、一部の実施形態では約６０重量％以上、一部の実施形態では約６５〜１００重量％以上を占める。実際には、特定の実施形態では、前記弾性層は、非弾性ポリマーを一般的に含まない。例えば、前記非弾性ポリマーは、弾性複合材料のポリマー成分の約１５重量％以下、一実施形態では約１０重量％以下、一実施形態では約５重量％以下を占める。
【００３９】
熱可塑性層は、ある程度の弾性は有するが、前記フィルムの強度を十分に高めるために、弾性層よりも弾性の低い熱可塑性組成物から一般的に作製される。例えば、上記に詳述したように、１若しくは複数の弾性層は、主として実質的に非晶質のエラストマー（例えば、スチレン‐オレフィンコポリマー）から作製され、１若しくは複数の熱可塑性層は、ポリオレィンプラストマー（例えば、単一部位触媒化エチレンまたはプロピレンコポリマー）から作製され得る。そのようなポリオレフィンは、ある程度の弾性を有してはいるが、一般的に、実質的に非晶質のエラストマーよりも弾性は小さい。当然ながら、前記熱可塑性層は、非弾性ポリマー、例えば、従来のポリオレフィン（例えば、ポリエチレン（低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、チーグラー・ナッタ触媒化された線形低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）など）、ポリプロピレン、エチレンブテンコポリマー、ポリブチレンなど）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル（例えばテレフタル酸ポリエチレンなど）、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル酢酸、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂（例えば、ポリアクリル酸塩、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチルなど）、ポリアミド（例えばナイロン）、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリ乳酸、それらのコポリマー及び混合物など）を一般的に含み得る。特定の実施形態では、ポリオレフィン（例えば、従来の及び／またはプラストマー）が使用され、熱可塑性層を作製するのに使用される熱可塑性組成物のポリマー成分の約５５重量％以上、一部の実施形態では約６０重量％以上、一部の実施形態では約６５〜１００重量％を占める。
【００４０】
前記熱可塑性層及び弾性層の厚さは、一般的に、所望の程度の弾性及び強度を実現するように選択される。例えば、前記弾性層の厚さは、一般的に約２０〜２００μｍ、一部の実施形態では約２５〜１７５μｍ、一部の実施形態では約３０〜１５０μｍに選択される。前記弾性層は、前記フィルムの全厚さの約７０〜９９．５％、一部の実施形態では約８０〜９９％を占める。一方、前記熱可塑性層の厚さは、一般的に約０．５〜２０μｍ、一部の実施形態では約１〜１５μｍ、一部の実施形態では約２〜１２μｍに選択される。前記弾性層は、前記フィルムの全厚さの約０．５〜３０％、一部の実施形態では約１〜２０％を占める。一部の実施形態では、前記フィルムの全厚さ（全ての層を組み合わせた厚さ）は、約２０〜２５０μｍ、一部の実施形態では約２５〜２２５μｍ、一部の実施形態では約３０〜２００μｍである。
【００４１】
不織布へ積層した後、かつ、第２の積層体へ積層する前に、前記フィルムに使用される弾性ポリマーを架橋化することにより、前記フィルムの弾性特性を高める。架橋化は、一般的に、互いに結合し複数の炭素−炭素共有結合を形成するフリーラジカル（不対電子）の生成を通じて達成される。これらの結合は、元の線形ポリマー鎖から三次元ネットワークを形成する。架橋時は、前記三次元架橋ネットワークは、前記材料に対して、マシン方向、クロスマシン方向またはその両方向の、追加的な弾性及び／または向上したヒステリシス特性を提供する。
【００４２】
フリーラジカルの生成は、一般的に、単独でまたはプロラド添加物の存在と共に、電磁放射線によって誘起される。使用することができる電磁放射線の適切な例としては、これらに限定しないが、例えば、紫外線光線、電子ビーム光線、天然または人工の放射性同位体（例えば、α線、β線、γ線）、ｘ線、中性子ビーム、正電荷ビーム、レーザービームなどが挙げられる。電子ビーム放射線は、例えば、電子ビーム装置による加速電子の生成を伴う。電子ビーム装置は、一般的に、当該技術分野では公知である。例えば、一実施形態では、米国マサチューセッツ州ウォバーン所在のエナジーサイエンス社（Energy Sciences, Inc.）から「マイクロビームＬＶ（Microbeam LV）」という名称で市販されている電子ビーム装置を使用することができる。適切な電子ビーム装置の他の例は、米国特許第５，００３，１７８号（Livesay）、米国特許第５，９６２，９９５号（Avnery）、米国特許第６，４０７，４９２号（Avnery）に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。
【００４３】
電磁放射線を供給するときは、例えばジエンポリマーや半晶質ポリオレフィンなどの架橋化の程度を高めるために、放射線の様々なパラメータを選択的に制御することが望ましい。例えば、制御されるパラメータは、電磁放射線の波長（λ）であり得る。具体的には電磁放射線の波長λは、電磁放射線スペクトルの放射の種類に応じて異なり得る。必須ではないが、電磁放射線の波長λは一般的に、約１０００ｎｍ以下であり、一部の実施形態では約１００ｎｍ以下、一部の実施形態では約１ｎｍ以下である。例えば、電子ビーム放射線は、一般的に、約１ｎｍ以下の波長λを有する。電磁放射線の特定の波長λを選択することに加えて、所望の程度の架橋を実現するために他のパラメーターも選択され得る。例えば、一般的に、放射線の加速電圧、線量及びエネルギーレベルをより高くすると、架橋化の程度をより高くすることができる；ただし、一般的に、前記材料を放射線に「過剰暴露」させないことが望ましい。そのような過剰暴露は、望ましくないレベルの製品劣化をもたらし得る。このように、一部の実施形態では加速電圧は約５０ｋＶ（キロボルト）〜３００ｋＶの範囲であり得、他の実施形態では約７５ｋＶ〜２５０ｋＶ、さらなる実施形態では約１００ｋＶ〜２００ｋＶであり得る。線量は約１０〜３００キログレイ（約１〜３０メガラド）の範囲であり得、一部の実施形態では約３０〜２５０キログレイ（約３〜２５メガラド）、他の実施形態では約５０〜１５０キログレイ（約５〜１５メガラド）であり得る。加えて、エネルギーレベルは、一部の実施形態では、約０．０５〜６００万電子ボルトであり得る。
【００４４】
なお、実際に必要とされる線量及び／またはエネルギーレベルは、ポリマー及び電磁放射線の種類によって異なることを理解すべきである。具体的には、特定の種類のポリマーは、より少ないまたはより多い数の架橋化を形成する傾向があるため、用いる放射線の線量及びエネルギーに影響を与え得る。同様に、特定の種類の電磁放射線は、ポリマーの架橋化効果が低いため、より高い線量及び／またはエネルギーレベルで用いられ得る。例えば、比較的高い波長（低い周波数）を有する電磁放射線は、比較的低い波長（高い周波数）を有する電磁放射線よりもポリマーの架橋化効率が低い。したがって、このような場合、所望の程度の架橋化を実現するためには、線量及び／またはエネルギーレベルを高くする必要がある。
【００４５】
ＩＩ 第２の表面材／積層体
【００４６】
Ａ．不織布表面材
【００４７】
第２の表面材／積層体の不織布表面材は、メルトブローンウェブ、スパンボンドウェブ、ボンデッドカーデッドウェブ、エアレイドウェブ、コフォームウェブ、水流交絡ウェブ、またはそれらの組み合わせなどの任意の不織布材料を含み得る。例えば、第１の不織布表面材として、上述した不織布材料のいずれかを使用することができる。特定の実施形態では、前記表面材は、ボンデッドカーデッド表面材であり得る。別の実施形態では、前記表面材は、ポリプロピレンポリマーを含み得る。ボンデッドカーデッド表面材に、短繊維や長繊維などの所望の長さの繊維を使用することができる。例えば、約１〜１５０ｍｍ、一部の実施形態では約５〜５０ｍｍ、一部の実施形態では約１０〜４０ｍｍ、一部の実施形態では約１０〜２５ｍｍの繊維長さを有する短繊維を使用することができる。そのような繊維は、繊維のベール（bale）を、繊維を分離するピッカーに入れることにより、カーデッドウェブに形成される。次に、マシン方向に配向された繊維性不織ウェブを形成するために、前記繊維は、該繊維をさらにばらばらにしてマシン方向に整列させるためのコーミングまたはカーディングユニットを通して送られる。カーデッドウェブは、その後、上述したようにして軽く結合される。
【００４８】
必須ではないが、第２の表面材／積層体の不織布も、軽量かつ低強度であり得る。例えば、前記不織布の坪量は、約１〜４５ｇ／平方メートル、一部の実施形態では約２〜３０ｇ／平方メートル、一部の実施形態では約３〜２０ｇ／平方メートルであり得る。前記不織布はまた、クロスマシン（ＣＤ）方向において、約３５０ｇ力／インチ（幅）以下、一部の実施形態では約３００ｇ力／インチ以下、一部の実施形態では約５０〜３００ｇ力／インチ、一部の実施形態では約６０〜２５０ｇ力／インチ、一部の実施形態では約７５〜２００ｇ力／インチのピーク負荷を有し得る。所望であれば、不織布表面材は、マシン方向（ＭＤ）においても低強度を有し得、マシン方向におけるピーク負荷は、例えば、３０００ｇ力／インチ（幅）以下、一部の実施形態では２５００ｇ力／インチ（幅）以下、一部の実施形態では約５０〜２０００ｇ力／インチ、一部の実施形態では約１００〜１５００ｇ力／インチであり得る。
【００４９】
上述したように、第２の表面材／積層体の不織布表面材も、本発明のフィルムに積層させる前に、並びに、アパーチャリング（穿孔）や加熱処理などの他の公知の処理ステップを施される前に、マシン方向及び／またはクロスマシン方向に伸張され得る。
【００５０】
Ｂ．随意的なフィルム
【００５１】
第２の表面材／積層体の随意的な熱可塑性フィルムは、１若しくは複数の熱可塑性ポリマーから作製される。所望に応じて、前記フィルムに或る程度の弾性を持たせるために、前記熱可塑性ポリマーは例えば上述したようなエラストマーであり得る。そのようなエラストマーは、第１の積層体の弾性フィルムに使用されたエラストマーと同一または異なるものであり得る。第１の積層体について上述したように、前記随意的なフィルムは、該フィルムを第２の不織布へ積層した後、かつ、第２の表面材／積層体を第１の積層体に積層する前に、架橋化され得る。一実施形態では、随意的な熱可塑性表面薄層は、ポリオレフィンプラストマー（例えば、単一部位触媒化エチレンまたはプロピレンコポリマー）を実質的に含む組成物から作製され得、弾性コアは、上記に詳述した非晶質エラストマー（例えば、スチレン‐オレフィンコポリマー）を含む組成物から作製され得る。当然ながら、前記熱可塑性フィルムは、一般的に、上述したような非弾性ポリマーを含み得る。実際、ポリオレフィン（例えば、従来のもの及び／またはプラストマー）は、前記熱可塑性フィルムの１以上の層の作製に使用される組成物のポリマー成分の約５５重量％以上、一部の実施形態では約６０重量％以上、一部の実施形態では約６５〜１００重量％のポリマーを占める。前記熱可塑性フィルムは、上述したような単層構造または多層構造を有し得る。
【００５２】
前記ポリマーの成分に関わらず、随意的な弾性コア及び随意的な熱可塑性表面薄層の坪量は、一般的に、フィルムの弾性と強度とのバランスが適切となるように選択される。例えば、弾性コアの坪量は、約１〜４５ｇ／平方メートル以下、一部の実施形態では約２〜３０ｇ／平方メートル、一部の実施形態では約５〜２０ｇ／平方メートルである。同様に、熱可塑性表面薄層の坪量は、約１〜４５ｇ／平方メートル以下、一部の実施形態では約２〜３０ｇ／平方メートル、一部の実施形態では約５〜２０ｇ／平方メートルである。本発明のフィルムは、約１〜１００μｍ、一部の実施形態では約１０〜８０μｍ、一部の実施形態では約２０〜６０μｍの合計厚さを有し得る。
【００５３】
ＩＩＩ 複合材料の構成
【００５４】
耐久性及び安定性を高めるために、第１の積層体は、一般的に、不織布表面材の表面に前記フィルムを直接的に押出成形することにより作製される。このことは、フィルム組成物と不織布表面材の繊維との間の接触度を高め、前記不織布表面材の繊維の前記フィルム組成物に対する結合能力を高めることを可能にする。このようにして、従来のカレンダー結合プロセスで使用される、低強度の不織布表面材を損傷させるおそれのある相当量の熱及び圧力の適用を必要とすることなく、十分な程度の結合が実現される。所望に応じて、積層は、接着剤や吸引力などの様々な技術を用いて促進され得る。例えば、一実施形態では、前記フィルムは、積層中に、吸引力によって表面材に向けてバイアスされる。前記フィルムを不織布表面材に積層させた後、上述したようにして、弾性フィルム中の弾性ポリマーを架橋化する。
【００５５】
第２の表面材／積層体は、所望の用途に応じて同一または異なる技術を用いて作製され得る。どちらの場合でも、第１の積層体及び第２の表面材／積層体は、（存在する場合は）フィルム同士が互いに対向するように配置される。ポリマー成分及び厚さを選択的に制御することにより、前記フィルム同士は、大気温度条件下でも、軽い圧力によって互いに容易に結合され得る。さらに、前記フィルム同士は、熱結合、超音波結合または接着剤によっても互いに結合させることができる。
【００５６】
以下、本発明の積層技術の様々な実施形態をより詳細に説明する。例えば、図１を参照して、複合材料の作製方法の一実施形態が示されている。この実施形態では、ホッパー１０６から押出機１０８へ原材料（例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレン）を供給し、押出機１０８から押し出された組成物をメルトブローンダイ１０９へ提供することによってインラインで製造されるメルトブローン表面材１３０から第１の積層体３１０が作製される。ダイ１０９のオリフィス（図示せず）から排出されたポリマーは高圧流体（例えば加熱された空気）によって縮径及び拡散されてマイクロ繊維１１１となり、有孔表面（例えば、ワイヤ、ベルト、繊維など）１７０上にランダムに堆積され、メルトブローン表面材１３０が形成される。真空源１４０は、前記有孔表面を介して前記高圧流体を引き寄せることにより、有孔表面１７０上へのマイクロ繊維１１１の堆積を支援する。インラインで製造するのではなく、単純に、供給ローラーからメルトブローン表面材１３０を送り出すようにしてもよいことを理解されたい。
【００５７】
図１に示した実施形態では、単一の熱可塑性層１２３と単一の弾性層１２１とを含む弾性フィルムも製造される。弾性層１２１の原材料はエラストマー材押出機１１４のホッパー１１２に加えられ、熱可塑性層１２３の原材料は熱可塑性材押出機１２４のホッパー１２２に加えられる。前記各材料は、押出機１１４及び１２４内で、高温下で分散的に混合される。適切な溶融処理温度の選択は、フィルムの弾性ポリマーの溶融及び／または軟化を支援するであろう。軟化した熱可塑性ポリマーは、その後、流動してメルトブローン表面材と融合し、それにより、一体化された積層構造体が形成される。さらに、熱可塑性ポリマーは結合位置において繊維に物理的に取り込まれる（entrap）または接着されるので、前記表面材を形成するのに使用されるポリマーの実質的な軟化を必要とすることなく、適切な結合形成が実現される。当然ながら、特定の実施形態では、前記表面材の温度は、該表面材の軟化点を超え得ることを理解されたい。
【００５８】
例えば、エラストマー材押出機１１４内では、前記弾性組成物の溶融混合は、約５０〜３００℃、一実施形態では約６０〜２７５℃、一実施形態では約７０〜２６０℃で行われ得る。熱可塑性組成物の溶融混合は、熱可塑性材押出機１２４内で、前記弾性組成物の溶融混合に用いられた温度と同一またはそれよりも低い若しくは高い温度で行われ得る。例えば、熱可塑性組成物の溶融混合は、ある場合では約５０〜２５０℃、一部の実施形態では約６０〜２２５℃、一部の実施形態では約７０〜２００℃で行われ得る。
【００５９】
配合された材料からのフィルムの製造は、キャスト成形や平坦ダイ押出成形などの任意の公知の技術を用いることができる。例えば、図１の特定の実施形態では、当該技術分野では公知のように、弾性層及び熱可塑性層は有孔表面１７０上に配置されたメルトブローン表面材１３０上に「キャスト」される。このようにして、熱可塑性層１２３が表面材１３０に対して直接的に隣接して配置されるようにして、表面材１３０上に複合弾性キャストフィルム２４１が成形される。複合弾性フィルム２４１と表面材１３０との間の結合を強化するために、複合弾性フィルム２４１をメルトブローン表面材１３０の上面に対してバイアスするために吸引力が加えられる。このことは、様々な方法（例えば、真空スロット、シュー、ローラーなど）によって、複合材料製造過程を通じて様々な位置において実現することができる。例えば、図１に示した実施形態では、複合弾性フィルム２４１がキャストされる有孔表面１７０は、所望の吸引力を加えることが可能な真空源２４１の上方に配置されている。吸引力の大きさは、低強度表面材の完全性を著しく低下させることなく結合を強化するように、選択的に制御される。例えば、吸引力を加えるのに、約０．２５キロパスカル以上、一部の実施形態では約０．３〜０．５キロパスカル、一部の実施形態では約０．５〜２キロパスカルの真空気圧が用いられ得る。そのような真空アシスト積層は、カレンダー積層方法において通常用いられる、不織布表面材の完全性を低下させるおそれがある相当量の熱及び圧力を必要とすることなく、強固な複合材料の形成を可能にする。
【００６０】
複合弾性フィルム２４１を不織布表面材１３０上に積層させた後、架橋化エネルギー源１４６から照射された電磁放射線１４５に曝すことによって、弾性層１２１を架橋化させる。架橋結合はポリマー鎖を互いに結合させ、多数の炭素‐炭素共有結合を形成する。これらの結合は、元の線形ポリマー鎖から３次元ネットワークを作り出す。より詳細には、架橋結合は、弾性層１２１の少なくとも一部に対して、電磁放射線、例えば、紫外線、電子ビーム放射線、天然または人工の放射性同位体（α線、β線、γ線）、中性子ビーム、正電荷ビーム、レーザービームなどを照射することにより誘起される。必要とされる実際の線量及び／またはエネルギーレベルは、ポリマー及び電磁放射線の種類に依存する。具体的には、望ましい線量及び／またはエネルギーレベルは、所望の程度の架橋を実現するために調節され得る。
【００６１】
第２の表面材３２０は、インラインで製造されたまたは供給ローラー（例えばローラー１６２）から供給された不織布表面材１３１から作製される。不織布表面材１３１は、メルトブローンウェブ、スパンボンドウェブ、ボンデッドカーデッドウェブなどの任意の不織布材料を含み得る。また、第２の表面材３２０は、不織布表面材１３１上に積層された熱可塑性フィルム２４２を含み得る。第２の表面材３２０は、第１の積層体３１０と同一または同様の構成を有する積層体を含み得る。図示した実施形態では、真空積層技術が用いられる。より具体的には、随意的な表面薄層２２１の原材料は押出機２１４のホッパー２１２に加えられ、随意的なコア層２２３の原材料は押出機２２４のホッパー２２２に加えられる。これらの材料はその後、熱可塑性フィルム２４２を形成すべく、不織布表面材１３１上に共押し出しされる。第２の表面材３２０を形成すべく、熱可塑性フィルム２４２を不織布表面材１３１の上面に対してバイアスするために、吸引力が加えられる。
【００６２】
形成された第１の積層体３１０及び第２の表面材３２０は互いに結合され、複合材料１８０が作製される。様々な技術を用いて前記材料同士を互いに結合させることができる。例えば、図１に示した実施形態では、積層体３１０及び表面材３２０は、少なくとも１つのパターン形成されたローラー（例えばローラー１９０）によって画定されるニップに供給され、パターン結合技術（例えば、点結合、超音波結合など）を用いて互いに結合される。例えば、点結合は、一般的に、少なくとも一方がパターン形成された２つのローラー間に形成されたニップを利用して行われる。一方、超音波結合は、超音波ホーンとパターン形成されたローラーとの間に形成されたニップを利用して行われる。選択される技術に関わらず、パターン形成されたローラーは、各積層体のフィルム同士を同時に結合するための多数の結合要素を含む。パターン結合中に前記ローラーにより加えられる圧力（ニップ圧力）は比較的小さいにも関わらず、非常に高い剥離強度を実現することができる。例えば、ニップ圧力は、１線形インチあたり約１〜２００ポンド、一部の実施形態では約２〜１００ポンド、一部の実施形態では約５〜７５ポンドであり得る。各積層体のフィルム同士は、比較的低い温度で容易に結合することができる。実際には、前記ローラーは、大気温度に保たれている。例えば、前記ローラーは、約５〜６０℃、一部の実施形態では約１０〜５５℃、一部の実施形態では約１５〜５０℃の表面温度を有することが望ましい。当然ながら、所望であれば、より高いニップ圧力及び／または温度を用いてもよいことを理解すべきである。また、前記材料の滞留時間は、用いられる特定の結合パラメーターに対して影響を与え得る。
【００６３】
本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、当該技術分野で公知の様々な処理及び／または仕上げステップ（切断や伸張など）を実施してもよい。例えば、本発明の複合材料は、随意的に、伸張性を高めるために、クロスマシン方向及び／またはマシン方向に機械的に伸張させてもよい。例えば、図１に示す実施形態では、ローラー１９０は、複合材料１８０をＣＤ方向及び／またはＭＤ方向に段階的に伸張させると共に、積層体３１０及び３２０を互いに結合させるためのＣＤ方向及び／またはＭＤ方向に溝を有し得る。あるいは、ローラー１９０によって積層体３１０及び３２０を互いに結合させた後、別個の溝付きローラー（図示せず）によって複合材料１８０を段階的に伸張させるようにしてもよい。溝付きのサテライト／アンビルローラーの配置は、米国特許公開公報第２００４／０１１０４４２号（Rhim他）及び米国特許公開公報第２００６／０１５１９１４（Gerndt他）に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。
【００６４】
前記複合材料を１若しくは複数の方向に機械的に伸張させるのに、上述した溝付きローラー以外の技術も用いることができる。例えば、テンターフレームを通すことによって、前記複合材料を伸張させてもよい。そのようなテンターフレームは当該技術分野では公知であり、例えば、米国特許公開公報第２００４／０１２１６８７（Morman他）に記載されている。また、前記複合材料はネッキングしてもよい。適切なネッキング技術は、Mormanによる米国特許第５，３３６，５４５号、第５，２２６，９９２号、第４，９８１，７４７号及び第４，９６５，１２２号、並びに、Morman他による米国特許公開公報第２００４／０１２１６８７に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。
【００６５】
再び図１を参照して、作製された複合材料１８０はその後スリットされ、巻き取りローラー１９５に巻き取られ保存される。複合材料１８０は、巻き取りローラー１９５に巻き取られる前及び／または間に、マシン方向に引き込むことが可能である。このことは、ローラー１９５の直線速度をより遅くすることによって実現することができる。あるいは、複合材料１８０は、張力をかけた状態でローラー１９５に巻き取られる。
【００６６】
したがって、最終的な複合材料は、架橋化弾性フィルムと、該弾性フィルムと互いに対向配置されかつ結合された随意的な熱可塑性表面薄層を含む。第１の不織布表面材は、架橋化弾性フィルムまたは随意的な熱可塑性表面薄層の一方の面に対向して配置される。第２の不織布表面材は、架橋化弾性フィルムまたは別の随意的な表面薄層の他方の面に対向して配置される。図２を参照して、例えば、第１の積層体５２０と第２の積層体若しくは不織布５３０とを含む複合材料５００の一実施形態が示されている。第１の積層体５２０は、第１の不織布表面材５２２、架橋化弾性フィルム５２４、及び随意的な表面薄層５２６から作製される。第２の積層体５３０は、第２の不織布表面材５３２、及び随意的な熱可塑性フィルム若しくは表面薄層５３４から作製される。この実施形態では、架橋化弾性フィルム５２４の下面５５１は、熱可塑性フィルムすなわち表面薄層５３４の上面５５３に隣接して配置されかつ結合される。このような複合材料の構造は、コスト効率の良い様態で、強度と弾性特性とのユニークな組み合わせを提供する。例えば、軽量の不織布表面材を使用することにより柔軟性を高めると共にコストを減少させることができ、別個の架橋化弾性フィルムを使用することにより、表面材またはフィルムの完全性に影響を与えるおそれのある架橋化プロセスを複合材料全体に対して行うことなく、効果的な弾性材料を製造することができる。
【００６７】
最終的な複合材料は、高い伸張性及び弾性復元性を有する。すなわち、前記複合材料は、ピーク負荷において、クロスマシン方向、マシン方向またはその両方に、約７５％若しくはそれ以上、一部の実施形態では約１００％若しくはそれ以上、一部の実施形態では約１５０〜５００％の伸張長さ（「ピーク伸張長さ」）を示す。また、前記複合材料は、弾性であり得、伸張力を加えたときに少なくとも一方向に伸張可能であり、伸張力を解除したときにそのほぼ元の寸法に収縮／復元し得る。例えば、伸張された材料は、未伸張状態（弛緩状態）の長さよりも少なくとも５０％大きい伸張長さを有し得、伸張力を解除したときに前記伸張長さの少なくとも５０％以内の長さに復元し得る。仮定的な例は、１．５０インチまで伸張可能な１インチの材料サンプルは、伸張力を解除したときに、１．２５インチ未満の長さに復元し得る。複合材料は、伸張長さの少なくとも５０％、より望ましくは少なくとも８０％を収縮または復元することが望ましい。
【００６８】
また、前記複合材料は、マシン方向及び／またはクロスマシン方向に高い強度を有し得る。例えば、前記複合材料のＣＤピーク負荷は、少なくとも約１０００ｇ力／インチ（ｇｆ／ｉｎ）、一部の実施形態では約１１００〜３０００ｇｆ／ｉｎ、一部の実施形態では約１２００〜２５００ｇｆ／ｉｎであり得る。同様に、ＭＤピーク負荷は、少なくとも約１５００ｇ力／インチ（ｇｆ／ｉｎ）、一部の実施形態では約１５００〜６０００ｇｆ／ｉｎ、一部の実施形態では約２２００〜５０００ｇｆ／ｉｎである。
【００６９】
ＩＶ．用品
【００７０】
本発明の複合材料は、様々な用途に使用することができる。上述したように、例えば、前記複合材料は、吸引性物品に使用することができる。「吸引性物品」は、一般的に、水または他の液体を吸収可能な任意の物品を指す。吸収用品のいくつかの例としては、これらに限定しないが、パーソナルケア吸収性物品（おむつ、トイレトレーニングパンツ、吸収性下着、失禁用品、女性用衛生用品（例えば生理用ナプキン）、水着、幼児用おしり拭きなど）、医療用吸収性物品（衣料品、開窓用材料、アンダーパッド、ベッドパッド、包帯、吸収性ドレープ、及び医療用ワイパなど）、フードサービス用ワイパ、衣類用物品などがある。このような吸収性物品を作製するのに好適な材料及び方法は当業者に公知である。一般的に、吸引性物品は、実質的に液体不透過性層（例えば、アウターカバー）、液体透過性層（例えば、身体側ライナ、サージ層など）、及び吸収性コアを含む。特定の一実施形態では、本発明の複合材料は、弾性のウエスト、レッグカフ／ガスケット、伸張可能な耳、サイドパネル、または伸張可能なアウターカバーの用途を提供するのに使用され得る。
【００７１】
吸収性物品のいくつかの例は、米国特許第５，６４９，９１６号（DiPalma他）、米国特許第６，１１０，１５８号（Kielpikowski）、米国特許第６，６６３，６１１号（Blaney他）に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。さらに、前記材料を含むパーソナルケア吸収性物品の他の例としては、トイレトレーニングパンツ（サイドパネル材料に使用される）や女性用ケア用品がある。例示のみを目的として、本発明と共に使用するのに適切なトイレトレーニングパンツ、及び、前記トイレトレーニングパンツを構成するための様々な材料及び方法は、米国特許第6,761,711号（Fletcher他）、米国特許第4,940,464号（Van Gompel他）、米国特許第5,766,389号（Brandon他）、米国特許第6,645,190号（Olson他）に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。
【００７２】
本発明は、以下の例を参照することによって、より良く理解されるであろう。
【００７３】
試験方法
【００７４】
ヒステリシス
【００７５】
弾性材料のヒステリシスは、定速伸張型の引張試験機を使用して計測した。引張試験機は、米国ミネソタ州エデンプレーリー所在のＭＴＳ社（MTS Corporation）から入手可能なSintech引張試験装置であった。この引張試験装置は、試験をサポートするために、ＭＴＳ社製のTESTWORKS 4.08Bソフトウェアを備えている。試験値がフルスケール負荷の１０〜９０％の範囲内に収まるように、適切なロードセルを選択した。弾性材料を、幅７．６２ｃｍ（３インチ）、長さ１５．２４ｃｍ（６インチ）のストリップ片に切断した。前記材料の両端を前記試験装置の互いに対向する顎部に挟み、前記材料の端部の長さ２．５ｃｍが顎部に保持され、長さ１０ｃｍが伸張可能となるようにした。サンプルを、２５．４ｍｍ×７６ｍｍの前面及び後面を有する一組のグリップ間に保持した。グリップ面はゴム引きされており、グリップ面の長手方向が引張方向に対して垂直となるようにした。グリップの圧力は、空気圧で、４１０〜５５０キロパスカルに維持した。各材料ストリップ片を、変位及びそれ対応する負荷値を測定及び記録しながら、１分あたり５１ｃｍの速度で伸張させた。その後、負荷曲線（Ｘ変位力を示す）下の領域と統合させることによってデータを減らし、「負荷エネルギー」として記録した。材料ストリップ片はその後、伸張力がゼロのときの長さに復元され、このときも、変位及びそれに対応する負荷値を測定し記録した。収縮曲線下の領域は、「未負荷エネルギー」として統合し記録した。ヒステリシスのパーセンテージは、次の方程式に従って測定した。
【００７６】
【数１】
【００７７】
伸張特性
【００７８】
ストリップ片の引張強度値は、実質的にＡＳＴＭ基準Ｄ−５０３４に従って測定した。具体的には、切断または他の方法により、２５ｍｍ（幅）×１２７ｍｍ（長さ）の寸法サイズのサンプルを用意した。米国ミネソタ州エデンプレーリー所在のＭＴＳ社製のSintech引張試験装などの、定速伸張型の引張試験機を使用した。試験値がフルスケール負荷の１０〜９０％の範囲内に収まるように、適切なロードセルを選択した。サンプルは、２５．４ｍｍ×７６ｍｍの前面及び後面を有するグリップ間に保持した。グリップ面はゴム引きされており、グリップ面の長手方向が引張方向に対して垂直となるようにした。グリップの圧力は、空気圧で、４１０〜５５０キロパスカルに維持した。引張試験は、１０ｃｍのゲージ長さと４０％の破壊感度で、１分あたり５１ｃｍの速度で行った。機械方向（ＭＤ）に沿って３つのサンプルを試験し、交差方向（ＣＤ）に沿って別の３つのサンプルを試験した。また、最大引張強度（ピーク負荷）に加えて、ピーク伸張長さを記録した。
【００７９】
実施例
【００８０】
第１及び第２の不織布表面材と架橋化弾性フィルムとから弾性複合材料を作製することができることが実証された。第１の不織布表面材は、１００重量％のDNDA 1082 NT-7（Dow Chemical）を含む１８ｇ／平方メートル（ｇｓｍ）のメルトブローンウェブである。DNDA 1082 NT-7は、１５５ｇ／１０分（１９０°Ｃ、２．１６ｋｇ）の溶融指数、０．９３３ｇ／ｃｍ３の密度、及び１２５°Ｃ溶融点を有する線形低密度ポリエチレン樹脂である。メルトブローンウェブは、１ｃｍあたり１２個のキャピラリを有する幅５１ｃｍのメルトブローン装置を使用して、３４０℃の一次空気温度と２５０℃のダイ温度で、フォーミングベルト上に形成される。フォーミングベルトの速度は１８ｍ／分に設定される。ポリマー処理量は約３．３ｇ／ｃｍ／分であり、定量ポンプによって制御される。
【００８１】
次に、フィルム表面薄層を溶融状態でメルトブローンウェブ上に押し出し、メルトブローンウェブ上に吸引し積層させる。吸引の適用に、１"Ｈ２Ｏから１５"Ｈ２Ｏの真空プロセスが用いられる。フィルム表面薄層は、ポリマーホースを備えた５１ｃｍ幅のキャストフィルムダイを使用して、２３０℃のダイ温度で１５ｇｓｍの坪量で作製される。表面薄層組成物は、９６重量％のポリエチレン系プラストマー（EXACT（商標）５３６１、ExxonMobil Chemical Company）と、４重量％のＴｉＯ２濃縮物（ＳＣＣ−４８５７、Standridge Color Corporation）との混合物を含む。EXACT（商標）５３６１は、０．８６ｇ／立方センチメートルの密度、３６℃のピーク溶融温度、３．０ｇ／１０分（１９０℃、２．１６ｋｇ）の溶融指数を有するメタロセン触媒ポリエチレンプラストマーである。
【００８２】
次に弾性フィルムコア層を、上記のステップで作製した２層積層体におけるフィルム表面薄層上に押し出す。５１ｃｍ幅のキャストフィルムダイを、１９０℃で使用した。下記の表１に示す４種類の弾性フィルムコア組成物を使用した。
【００８３】
【表１】
【００８４】
サンプル１及びサンプル２は、デキシコ・ポリマーズ社（Dexco Polymers）製のＳＢＳポリマーを含む。Styron（登録商標）６６６Ｄは、ダウ・ケミカル社（Dow Chemical Company）製のポリスチレンポリマーである。Escorez（商標）２２０３は、エクソンモービル・ケミカル社（ExxonMobil Chemical Company）製の粘性付与剤である。Escorene（商標）混合物は、エクソンモービル・ケミカル社製のＥＶＡであるEscorene（商標）７６１．３６及び７５５．１２の５０：５０混合物である。前記両ＥＶＡポリマーは、Affinity（商標）ＧＡ１９００は、ダウ・ケミカル社製のポリエチレン系の流動性改良剤である。Kraton（登録商標）Ｄ１１６０は、クラトン・ポリマーズ社（Kraton Polymers LLC）製のＳＩＳ系エラストマーである。ＳＣＣ−２２４５４は、スタンドリッジ・カラー社（Standridge Color Corporation）製の調合された抗酸化剤である。ＳＣＣ−２２４５４は、スタンドリッジ・カラー社製の調合されたブロッキング防止剤である。０６ＳＡＭ２１８４は、スタンドリッジ・カラー社製のポリマー加工助剤である。
【００８５】
メルトブローン／フィルム積層体は４．６ｍ／分の速度で送り出され、前記積層体のフィルム面は、１５０ＫＶの加速電圧及び１０または１５メガラド線量で作動されるアドバンス・エレクトロン・ビームス社（Advance Electron Beam）製のパイロットライン装置を使用して、電子ビーム放射に曝される。
【００８６】
架橋化させた後、上述した架橋化弾性フィルム／不織布積層体に積層させるための第２のメルトブローン／フィルム層表面材を用意する。前記不織布材料としては、ポリプロピレン系の１７ｇｓｍの熱的に結合させたカーデッドウェブを使用することができる。第１のフィルム層について上述したの同じように、上述した表面薄層と同一のフィルム層を、ボンデッドカーデットウェブ上に押し出す。第１及び第２の不織布／フィルム積層体を、前記両フィルムが互いに対向するように配置して、互いに積層させる。その後、前記積層体を一対の溝付きローラーの間に通すことによって、最終的な複合材料が形成される。
【００８７】
電子ビームによる架橋化の弾性特性に対する効果は、架橋化の前または後の架橋化フィルムのヒステリシスを測定することにより判断される。複合材料について実現された材料特性を、下記の表２に示す。
【００８８】
【表２】
【００８９】
以上、本発明の特定の実施形態について詳細に説明したが、上述の内容を理解すれば、これらの実施形態の改変例、変形例及び均等物を容易に思いつくことができることは、当業者であれば明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲として理解されるべきである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架橋化された弾性フィルムを含む弾性積層体を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性複合材料は一般的に、身体の輪郭に対するフィット性を高めるために、製品（例えば、おむつ、トレーニングパンツ、衣服など）に組み込まれる。例えば、弾性複合材料は、弾性フィルムと不織布表面材とから作製され得る。現在入手可能な弾性材料では、媒介物と高性能弾性材料との間に明らかな隙間が存在する。例えば、スチレンＳＥＢＳポリマー系材料は、一般的に、応力緩和性が低いSpandex（商標）またはLycra（商標）系材料と比較すると、応力緩和性が比較的高い媒体機能材料を提供する。しかし、Spandex（商標）またはLycra（商標）系材料は、スチレン系ブロックコポリマーと比較すると非常に高価である。それにもかかわらず、高価な弾性材料によってより良好な弾性特性が得られることが望ましい。
【０００３】
そのため、軽量で低強度の不織面から作製したにも関わらず高価な高性能弾性材に近い弾性特性を示す、費用効率が高い弾性複合材料が現在求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，３３６，５４５号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態では、弾性複合材料の作製方法が開示されている。本発明の方法は、弾性コア層組成物及び随意的な第１の表面薄層組成物を第１の不織布表面材の表面上に直接的に押し出して第１のフィルム／不織布積層体を形成するステップを含む。前記弾性コア層は、前記第１の不織布表面材に対して直接的に結合されるか、あるいは、随意的な第１の表面薄層を介在して間接的に結合される。第１のフィルム／不織布積層体の作製後、露出した弾性コア層組成物を架橋化することによって、弾性特性を向上させる。その後、第１のフィルム／不織布積層体の露出した弾性コア層に第２の表面材層を積層させる。第２の表面材層は、不織布表面材層と随意的なフィルム層を含み得る。随意的なフィルム層は、第１のフィルム／不織布積層体と同様に、表面薄層またはコア層を含み得る。第１のフィルム／不織布積層体の架橋化された露出した弾性コア層と、露出した第２の表面材層とは互いに対向するように配置される。第１及び第２のフィルム／不織布積層体は、その後、互いに結合される。
【０００６】
他の実施形態では、弾性複合材料の他の作製方法が開示される。該作製方法は、架橋性弾性ポリマーを含む熱可塑性組成物を第１の不織布の表面上に直接的に押し出して第１のフィルムを形成するステップと、前記第１のフィルムを前記第１の不織布に対して結合させて積層体を形成するステップと、前記架橋性弾性ポリマーを架橋化するステップと、その後、前記第１のフィルムを、第２の不織布を含む第２の表面材に対して直接的に結合させるステップとを含む。一態様では、前記第２の表面材は第２のフィルムを含み、前記第１のフィルムは前記第２のフィルムに対して隣接して配置され直接的に結合される。
【０００７】
一実施形態では、前記第１の不織布は、約４５ｇ／平方メートル以下の坪量、及び、クロスマシン方向において約３５０ｇ力／インチ以下のピーク負荷を有する。別の実施形態では、前記第１の不織布は、メルトブローンウェブであり得る。さらなる実施形態では、前記第１の不織布は、ポリエチレンポリマーを含み得る。
【０００８】
ある実施形態では、前記第１のフィルムは弾性層及び熱可塑性層を含み得、熱可塑性層は第１の不織布と弾性層との間に配置され得る。別の実施形態では、前記弾性層は架橋性弾性ポリマーを含み得る。
【０００９】
別の実施形態では、前記第２の表面材はポリプロピレンポリマーを含み得る。
【００１０】
本発明の他の特徴及び態様を以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
当業者を対象にしたベストモードを含む本発明の完全なかつ実現可能な開示は、添付図面を参照して本明細書の残りの部分でより詳細に説明される。
【００１２】
【図１】本発明の複合材料作製方法の一実施形態を示す概略図。
【図２】本発明の複合材料の一実施形態を示す断面図。
【００１３】
本明細書及び図面において繰り返し使用される参照符号は、本発明の同一または類似の機構または要素を示すことを意図している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の様々な実施形態を詳細に説明し、１若しくは複数の実施形態を以下に説明する。各実施形態は本発明を説明するためのものであって、本発明を何ら限定するものではない。実際、本発明の範囲及び精神から逸脱しない限り、本発明の様々な変形及び変更が可能であることは当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示または説明された機構を別の実施形態に用いることにより、さらなる別の実施形態を創出することが可能である。したがって、そのような変形または変更は、添付した特許請求の範囲及びその均等物の範囲及び精神から逸脱しない限り、本発明に含まれることが意図される。
【００１５】
一般的に言えば、本発明は、架橋化された弾性フィルムと、望ましくクロスマシン（ＣＤ）方向において低強度を有する軽量の不織布表面材とを含む積層体から作製した弾性複合材料に関する。「クロスマシン方向」すなわち「ＣＤ」は、材料の製造方向に対して垂直な方向である。「マシン方向」は、材料の製造方向である。不織布表面材は低強度であるため、弾性フィルムは、最終的な複合材料の強度を高めるのに十分な厚さ及び重量を有することが望ましい。これに関して、本発明の弾性複合材料の強度を高めるために、不織布表面材及び随意的な熱可塑性フィルムから作製した第２の表面材（積層体）を本発明の弾性複合材料に使用することができる。第２の表面材の随意的なフィルム及び表面材は、第１の積層体のフィルム及び表面材と互いに同一のまたは異なる材料から作製してもよい。いずれにしても、前記両積層体は、最終的な複合材料において第１の積層体の弾性フィルムと第２の積層体（表面材）の熱可塑性フィルムとが互いに対向するようにして配置される。フィルム／不織布積層体と第２の表面材料とを互いに対向させて配置する前に、弾性コアフィルムを架橋化させる。前記両積層体を互いに対向配置させる前に弾性コアフィルムを架橋化することにより、弾性コアフィルムをより効果的に架橋化させることができると共に、前記両積層体に含まれる他の構成要素が架橋過程に曝されることを減少させることができる。架橋化後、及び、フィルム／不織布積層体と第２の表面材料とを互いに対向配置させた後は、軽圧力下で、従来のカレンダーボンディング工程下で、接着剤や溝付きローラーなどを使用して、前記材料同士を互いに容易に結合させることができる。
【００１６】
これに関して、本発明の様々な実施形態を以下により詳細に説明する。
【００１７】
Ｉ 第１の積層体
【００１８】
Ａ．不織布表面材
【００１９】
上述したように、第１の積層体の不織布表面材は、一般的に軽量であり、クロスマシン（ＣＤ）方向において低強度を有しており、複合材料の柔軟性を高めると共に、製造コストを著しく節約することができる。より具体的には、不織布表面材の坪量は、約４５ｇ／平方メートル以下、一部の実施形態では約１〜３０ｇ／平方メートル、一部の実施形態では約２〜２０ｇ／平方メートルである。同様に、不織布表面材は、クロスマシン方向において、約３５０ｇ力／インチ（幅）以下、一部の実施形態では約３００ｇ力／インチ（幅）以下、一部の実施形態では約５０〜３００ｇ力／インチ、一部の実施形態では約６０〜２５０ｇ力／インチ、一部の実施形態では約７５〜２００ｇ力／インチのピーク負荷を有し得る。所望であれば、不織布表面材は、マシン方向（ＭＤ）においても低強度を有し得、マシン方向において、３０００ｇ力／インチ（幅）以下、一部の実施形態では２５００ｇ力／インチ（幅）以下、一部の実施形態では約５０〜２０００ｇ力／インチ、一部の実施形態では約１００〜１５００ｇ力／インチのピーク負荷を有し得る。
【００２０】
不織布表面材は、一般的に、互いに交絡されているが、編物におけるように識別可能な形態ではない個々の繊維または糸の構造を有するウェブである。適切な不織布表面材としては、これらに限定しないが、メルトブローンウェブ、スパンボンドウェブ、ボンデッドカーデッドウェブ、エアレイドウェブ、コフォームウェブ、水流交絡ウェブ、またはそれらの組み合わせがある。不織布表面材は、例えば、メルトブローン法、スパンボンド法、カーディング法、ウエットレイド法、エアレイド法、水流交絡法、コフォーム法などの様々な公知の方法によって作製することができる。
【００２１】
メルトブローンウェブ若しくは表面材は、溶融した熱可塑性プラスチック材料を、通常は円形の断面形状を有する複数の微細なダイキャピラリから溶融繊維として収束高速ガス（例えば空気）流の中に押し出し、その流れにより溶融した熱可塑性プラスチック材料の繊維の直径をマイクロ繊維の直径の程度にまで減少させる方法によって作製された不織ウェブである。その後、メルトブローン繊維は、前記高速ガス流によって運ばれて収集面上に堆積し、それにより、ランダムに分散したメルトブローン繊維のウェブが形成される。このような方法は、例えば米国特許第３，８４９，２４１号（Butin他）に開示されている（前記特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。例えば、特定の一実施形態では、不織布表面材は、約１５μｍ以下、一部の実施形態では約０．０１〜１０μｍ、一部の実施形態では約０．１〜５μｍの平均サイズを有する「マイクロ繊維」を含むメルトブローン表面材である。
【００２２】
スパンボンドウェブ若しくは表面材は、小径の実質的に連続的な繊維を含む不織布ウェブ材である。前記繊維は、溶融した熱可塑性プラスチック材料を、スピナレット（紡糸口金）の通常は円形の断面形状を有する複数の微細なキャピラリから押し出し、次いで、押し出された繊維の直径を例えば引き出し延伸機構及び／または他の公知のスパンボンディング機構により急激に縮径させることにより作製される。スパンボンドウェブの作製については、例えば、米国特許第４，３４０，５６３号（Appel他）、米国特許第３，６９２，６１８号（Dorschner他）、米国特許第３，８０２，８１７号（Matsuki他）、米国特許第３，３３８，９９２号（Kinney他）、米国特許第３，３４１，３９４号（Kinney他）、米国特許第３，５０２，７６３号（Hartman他）、米国特許第３，５０２，５３８号（Levy他）、米国特許第３，５４２，６１５号（Dobo他）、及び米国特許第５，３８２，４００号（Pike他）に説明及び図示されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。スパンボンド繊維は、一般的に、収集面上に堆積したときに粘着性を有さない。スパンボンド繊維は、多くの場合、約１０〜２０μｍの直径を有する。
【００２３】
不織布表面材の作製に使用することができるポリマーとしては、例えば、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエンなど）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル（例えばテレフタル酸ポリエチレンなど）、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル酢酸、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂（例えば、ポリアクリル酸塩、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチルなど）、ポリアミド（例えばナイロン）、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリ乳酸、それらのコポリマー及び混合物などが挙げられる。一実施形態では、不織布表面材としては、電磁放射線に暴露されたときに架橋化されるポリエチレンポリマーが挙げられる。前記ポリマーは、前記繊維に対して所望の性質を付与するための加工助剤または処理組成物と、残りの溶媒、顔料または着色剤などの他の添加物とを含み得ることに留意されたい。
【００２４】
単一成分繊維及び／または多成分繊維が、不織布表面材の作製に使用され得る。多成分繊維を作製するための様々な方法が、米国特許第４，７８９，５９２号（Taniguchi他）、米国特許５，３３６，５５２号（Strack他）、米国特許５，１０８，８２０号（Kaneko他）、米国特許４，７９５，６６８号（Kruege他）、米国特許５，３８２，４００号（Pike他）、米国特許５，３３６，５５２号（Strack他）、米国特許６，２００，６６９号（Marmon他）に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。また、様々な不規則な形状を有する多成分繊維が、米国特許５，２７７，９７６号（Hogle他）、米国特許５，１６２，０７４号（Hills）、米国特許５，４６６，４１０号（Hills）、米国特許５，０６９，９７０号（Largman他）、米国特許５，０５７，３６８号（Largman他）に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。
【００２５】
不織布表面材の作製に使用される前記繊維の望ましいデニールは、所望する用途によって異なる。一般的に、前記繊維は、フィラメントあたりのデニール（すなわち、繊維９０００ｍあたりのグラム数と等しい線密度の単位である）が、約６未満、一部の実施形態では約３未満、一部の実施形態では約０．５〜３となるように作製される。
【００２６】
必須ではないが、不織布表面材は、随意的に、接着剤または自己結合（例えば、外部接着剤を適用せずになされる繊維の融合または自己接着）などの任意の従来技術を用いて結合される。好適な自己結合技術としては、超音波結合、熱結合、スルーエア結合、カレンダー結合などが挙げられる。必要とされる温度及び圧力は、これらに限定しないが、接着領域のパターン、ポリマーの性質、繊維の性質、及び不織布の性質などの様々な因子によって異なる。例えば、前記表面材は、両方とも通常はパターン形成されていない（すなわち滑らかな）２つのローラー間に形成されたニップを通される。このようにして、材料に小さい圧力のみを加え、前記材料同士を軽く結合させる。理論により制限されることを意図するものではないが、本願発明者は、そのような軽く結合された材料は高い伸張性を保つことができ、それにより、最終的な複合材料の弾性及び伸張性を高めることができると考えている。例えば、ニップ圧力は、約０．１〜２０ポンド／リニアインチ、一部の実施形態では約１〜１５ポンド／リニアインチ、一部の実施形態では約２〜１０ポンド／リニアインチの範囲であり得る。同様に、１若しくは複数のローラーは、約１５〜６０℃、一部の実施形態では約２０〜５０℃、一部の実施形態では約２５〜４０℃の表面温度を有し得る。
【００２７】
また、不織布表面材は、本発明のフィルムを積層させる前に、マシン方向及び／またはクロスマシン方向に伸張され得る。好適な伸張技術としては、ネッキング、テンターリング（tentering）、溝付きローラーによる伸張などが挙げられる。例えば、前記表面材は、Mormanによる米国特許第５，３３６，５４５号、米国特許第５，２２６，９９２号、米国特許第４，９８１，７４７号及び米国特許第４，９６５，１２２号、並びに、Morman他による米国特許出願公開第２００４／０１２１６８７号などに記載されているようにしてネック化してもよい。あるいは、不織布表面材は、前記フィルムに積層させる前に、少なくとも１つの方向において比較的非伸縮性に保たれる。このような実施形態では、不織布表面材は、随意的に、前記フィルムに積層させた後に１若しくは複数の方向に伸張させてもよい。また、前記表面材に対して、例えば開口形成や加熱処理などの他の公知の処理ステップを行ってもよい。
【００２８】
Ｂ．弾性フィルム
【００２９】
第１の積層体の弾性フィルムは、溶融加工可能な、すなわち熱可塑性の、１若しくは複数の弾性ポリマーから作製される。一般的に、弾性ポリエステル、弾性ポリウレタン、弾性ポリアミド、弾性コポリマー、弾性ポリオレフェィンなどの様々な熱可塑性弾性ポリマーが本発明に使用され得る。一実施形態では、例えば、モノアルケニルアレーン及び飽和共役ジエンのブロックを含む実質的に非晶質のブロックコポリマーが使用され得る。そのようなブロックコポリマーは弾性及び粘着性が高く、前記フィルムの前記不織布表面材への結合能力を高めることができるので、本発明に特に有用である。
【００３０】
モノアルケニルアレーンブロックとしては、スチレン及びその類似体あるいは相同体（例えば、ｏ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、１，３ジメチルスチレン−ｐ−メチルスチレンなど）、並びに、他のモノアルケニル多環芳香族化合物（例えば、ビニルナフタレン、ぎ酸ビニルなど）などが挙げられる。好ましいモノアルケニルアレーンは、スチレン及びｐ−メチルスチレンである。共役ジエンブロックには、共役ジエンモノマーのホモポリマー、２若しくはそれ以上の共役ジエンのコポリマー、及び、１若しくは複数のジエンとそのブロックが主要共役ジエンユニットである別のモノマーとのコポリマーが含まれ得る。共役ジエンは、４〜８個の炭素原子を含むもの、例えば、１，３ブタジエン（ブタジエン）、２−メチル−１，３ブタジエン、イソプレン、２，３ジメチル１−１，３ブタジエン、１，３ペンタジエン（ピペリレン）、１，３ヘキサジエンなどであることが好ましい。モノアルケニルアレーン（例えばポリスチレン）ブロックの量は様々であり得るが、一般的には、前記コポリマーの約８〜５５重量％、一部の実施形態では約１０〜３５％、一部の実施形態では約１５〜２５％を占める。好適なブロックコポリマーは、約５，０００〜３５，０００の数平均分子量を有するモノアルケニルアレーンエンドブロックと、約２０，０００〜１７０，０００の数平均分子量を有する飽和共役ジエン中間ブロックを含み得る。ブロックポリマーの総数平均分子量は、約３０，０００〜２５０，０００であり得る。
【００３１】
特に好適な熱可塑性弾性コポリマーは、米国テキサス州ヒューストン所在のクレイトン・ポリマーズ社（Kraton Polymers LLC）からKRATON（登録商標）の商標名で市販されているものである。KRATON（登録商標）ポリマーとしては、スチレン−ブタジエン、スチレン−イソプレン、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−イソプレン−スチレン、またはそれらの混合物などのスチレン−ジエンブロックコポリマーが挙げられる。また、KRATON（登録商標）ポリマーには、スチレン−ジエンブロックコポリマーを選択的に水素化することによって作製されるスチレン−オレフィンブロックコポリマーも含まれる。そのようなスチレン−オレフィンブロックコポリマーの例としては、スチレン−（エチレン−ブチレン）、スチレン−（エチレン−プロピレン）、スチレン−（エチレン−ブチレン）−スチレン、スチレン−（エチレン−プロピレン）−スチレン、スチレン−（エチレン−ブチレン）−スチレン−（エチレン−ブチレン）、スチレン−（エチレン−プロピレン）−スチレン−（エチレン−プロピレン）、スチレン−エチレン−（エチレン−プロピレン）−スチレン、またはそれらの混合物などが挙げられる。これらのブロックコポリマーは、直線状、放射状、または星状の分子構造を有し得る。具体的なKRATON（登録商標）ブロックコポリマーとしては、Ｇ１６５２、Ｇ１６５７、Ｇ１７３０、ＭＤ６６７３及びＭＤ６９７３の商標名で市販されているものが挙げられる。種々の好適なスチレンブロックコポリマーが、米国特許第４，６６３，２２０号、米国特許第４，３２３，５３４号、米国特許第４，８３４，７３８号、米国特許第５，０９３，４２２号及び米国特許第５，３０４，５９９号に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。他の市販のブロックコポリマーとしては、日本国岡山所在のクラレ社（Kuraray Company, Ltd）からSEPTON（登録商標）の商標名で市販されているＳ−ＥＰ−Ｓ弾性コポリマーが挙げられる。さらに別の適切なコポリマーとしては、米国テキサス州所在のデキシコ・ポリマーズ社（Dexco Polymers）からVECTOR（登録商標）の商標名で市販されているＳ−Ｉ−Ｓ及びＳ−Ｂ−Ｓ弾性コポリマーが挙げられる。また、米国特許第５，３３２，６１３号（Taylor他）に記載されているようなＡ−Ｂ−Ａ−Ｂテトラブロックコポリマーからなるポリマーも好適である（この特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。そのようなテトラブロックコポリマーの一例は、スチレン−ポリ（エチレン−プロピレン）−スチレン−ポリ（エチレン−プロピレン）（「Ｓ−ＥＰ−Ｓ−ＥＰ」）ブロックコポリマーである。
【００３２】
当然ながら、前記フィルムを作製するのに、他の熱可塑性弾性ポリマーを単独でまたは前記ブロックコポリマーと共に使用してもよい。例えば、実質的に規則正しい構造を有するまたは示すことが可能な半晶質ポリオレフィンを使用してもよい。例示的な半晶質ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、それらの混合物またはコポリマーなどが挙げられる。特定の一実施形態では、エチレンとα−オレフィンのコポリマーであるポリエチレン（例えば、Ｃ３−Ｃ２０α−オレフィンまたはＣ３−Ｃ１２α−オレフィンなど）が使用される。適切なα−オレフィンは、直線状のものまたは分岐状のもの（例えば、１若しくは複数のＣ１−Ｃ３アルキル分岐またはアリル基を有するもの）であり得る。具体的な例としては、１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、３，３−ジメチル−１−ブテン、１−ペンテン、１若しくは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を有する１−ペンテン、１若しくは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を有する１−へキセン、１若しくは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を有する１−ヘプテン、１若しくは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を有する１−オクテン、１若しくは複数のメチル、エチルまたはプロピル置換基を有する１−ノネン、エチル、メチルまたはジメチル置換された１−デセン、１−ドデセン、及びスチレンが挙げられる。本発明に使用するのに好適なポリエチレンは、米国テキサス州ヒューストン所在のエクソンモービル・ケミカル社（ExxonMobil Chemical Company）からEXACT（商標）という商標名で市販されているエチレン系のコポリマープラストマーである。他の適切なポリエチレンプラストマーは、米国ミシガン州ミッドランド所在のダウ・ケミカル（Dow Chemical Company）社からENGAGE（登録商標）及びAFFINITY（商標）という商標で市販されているものである。さらなる他の適切なエチレンポリマーは、ダウ・ケミカル社からDOWLEX（商標）（ＬＬＤＰＥ）及びATTANE（商標）（ＵＬＤＰＥ）という商標で市販されているものである。他の適切なエチレンポリマーは、米国特許第４，９３７，２９９号（Ewen他）、米国特許第５，２１８，０７１号（Tsutsui他）、米国特許第５，２７２，２３６号（Lai他）及び米国特許第５，２７８，２７２号（Lai他）に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。
【００３３】
当然ながら、本発明は、エチレンポリマーの使用に限定されない。例えば、プロピレンポリマーも、フィルムへの使用に好適である。適切な弾性プロピレンポリマーとしては、例えば、プロピレンのコポリマーまたはターポリマーが挙げられ、そのようなものとしては、α−オレフィン（例えばＣ３−Ｃ２０；エチレン、１−ブテン、２−ブテン、様々なペンテン異性体、１−ヘキセン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、１−ユニデセン、１−ドデセン、４−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ヘキセン、５−メチル−１−ヘキセン、ビニルクロロへキセン、スチレンなど）を有するプロピレンのコポリマーがある。適切なプロピレンポートは、米国テキサス州ヒューストン所在のエクソンモービル・ケミカル社（Exxon Mobil Chemical Co.）からVISTAMAXX（商標）という商標で市販されているもの、ベルギー国フェルイ所在のアトフィナ・ケミカルズ社（Atofina Chemicals）からFINA（商標）（例えば８５７３）という商標で市販されているもの、三井石油化学工業社からTAFMER（商標）という商標で市販されているもの、及び米国ミシガン州ミッドランド所在のダウ・ケミカル社からVERSIFY（商標）の商標名で市販されているものがある。好適なプロピレンポリマーの他の例は、米国特許第６，５００，５６３号（Datta他）、米国特許第５，５３９，０５６号（Yang他）及び米国特許第５，５９６，０５２号（Resconi他）に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。
【００３４】
半晶質ポリオレフィンの作製には、様々な公知の技術を用いることができる。例えば、オレフィンポリマーは、フリーラジカルまたは配位触媒（例えば、チーグラー・ナッタ触媒）を用いて作製することができる。好ましくは、オレフィンポリマーは、メタロセン触媒などの単座配位触媒から形成される。
【００３５】
当然ながら、弾性ポリマー以外にも、複合材料の弾性に悪影響を与えない限り、非弾性熱可塑性ポリマーも一般的に使用することもできる。例えば、前記熱可塑性組成物は、他のポリオレフィン（例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンなど）を含み得る。一実施形態では、前記熱可塑性組成物は、ホモポリプロピレンまたはプロピレンのコポリマーなどの追加的なプロピレンポリマーを含み得る。前記追加的なプロピレンポリマーは、例えば、他のモノマーを約１０重量％以下の量で含む（すなわち、少なくとも９０重量％の量のプロピレンを含む）実質的にアイソタクチックなポリプロピレンホモポリマーまたはコポリマーから作製され得る。そのようなポリプロピレンは、グラフト、ランダムまたはブロックコポリマーの形態で存在し得、約１１０℃以上、一部の実施形態では１１５℃以上、一部の実施形態では１３０℃以上の溶融点を有するので大部分は結晶質であり得る。そのような追加的なポリプロピレンの例は、米国特許第６，９９２，１５９号（Datta他）に記載されている（この特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。
【００３６】
前記弾性フィルムは、当該技術分野で公知の他の構成要素も含み得る。一実施形態では、例えば、前記弾性フィルムは、充填剤（filler）を含む。充填剤はフィルムポリマー押出成形混合物に添加される、押出成形フィルムに対して化学的な影響を与えない微粒子または他の形態の材料であり、フィルム全体に均一に分散され得る。充填剤は、フィルムの透明度及び／または通気性（すなわち、水蒸気透過性及び実質的な液体不透過性）の向上などの様々な目的に役立つ。例えば、充填剤入りのフィルムは、伸張させてポリマーを充填剤から分離させ、微小孔性通路を形成することによって、通気性を有するように作製することができる。通気性微小孔弾性フィルムは、例えば、McCormack他による米国特許第５，９９７，９８１号、米国特許第６，０１５，７６４号及び米国特許第６，１１１，１６３号、Morman他による米国特許第５，９３２，４９７号、Taylor他による米国特許第６，４６１，４５７号に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。適切な充填剤の例としては、これらに限定しないが、炭酸カルシウム、様々な種類の粘土、シリカ、アルミナ、炭酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム、タルク、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、二酸化チタン、ゼオライト、セルロース型粉末、カオリン、マイカ、炭素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、パルプ粉、木粉、セルロース誘導体、キチン、及びキチン誘導体などが挙げられる。ある場合では、前記充填剤の含有量は、フィルムの約２５〜７５重量％、一部の実施形態では約３０〜７０重量％、一部の実施形態では約４０〜６０重量％の範囲であり得る。
【００３７】
また、溶融安定化剤、架橋化触媒、プロラド添加剤、処理安定化剤、熱安定化剤、光安定化剤、酸化防止剤、熱老化安定化剤、白色化剤、ブロッキング防止剤、結合剤、粘着性付与剤、粘性調節剤などの他の添加物もフィルムに組み込むこともできる。適切な粘着性付与剤樹脂の例としては、例えば、水素化炭化水素樹脂が挙げられる。そのような水素化炭化水素樹脂の例としては、イーストマン・ケミカル社（Eastman Chemical）から市販されているREGALREZ（商標）炭化水素樹脂がある。他の粘着性付与剤としては、エクソンモービル社（ExxonMobil）からESCOREZ（商標）の商標名で市販されているものがある。ポリエチレンワックス（例えばイーストマン・ケミカル社（Eastman Chemical）から市販されているEPOLENE（商標）Ｃ−１０など）などの粘性調節剤を使用してもよい。亜りん酸エステル安定剤（例えば、米国ニューヨーク州タリータウン所在のチバ・スペシャリティ・ケミカルズ社（Ciba Specialty Chemicals）から市販されているIRGAFOS、または、米国オハイオ州ドドーバー所在のドーバー・ケミカル社（Dover Chemical Corp）から市販されているDOVERPHOS）が、溶融安定化剤の例である。加えて、ヒンダードアミン安定化剤（例えば、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社（Ciba Specialty Chemicals）から市販されているCHIMASSORB）が、熱安定化剤、光安定化剤の一例である。さらに、ヒンダードフェノールは、フィルムの製造における酸化防止剤として一般的に使用される。適切なヒンダードフェノールとしては、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社（Ciba Specialty Chemicals）からIrganox（登録商標）の名称で市販されているもの、例えばIrganox（登録商標）１０７６、１１０１、またはＥ２０１などが挙げられる。さらに、フィルムと追加的な材料（例えば不織ウェブ）との結合を促進するために、フィルムに結合剤を添加してもよい。一般的に、そのような添加物（例えば、粘着性付与剤、酸化防止剤、安定化剤など）は各々、フィルムの約０．００１〜２５重量％、一部の実施形態では約０．００５〜２０重量％、一部の実施形態では０．０１〜１５重量％の量で存在し得る。
【００３８】
本発明の弾性フィルムは、単層構造または多層構造であり得る。多層フィルムは、共押出法、または他の従来の積層技術によって作製され得る。使用する場合、多層フィルムは、一般的に、少なくとも１層の熱可塑性（またはプラスチック）層と少なくとも１層の弾性層を含む。前記熱可塑性層は、最終的な複合材料に強度及び完全性を提供するために使用され、前記弾性層は、前記不織布表面材に弾性及び十分なタックを提供するために使用される。前記フィルムに対して所望の弾性特性を付与するために、エラストマーは、一般的に、前記弾性複合材料における弾性層を形成するのに使用されるポリマー成分ｂの約５５重量％以上、一部の実施形態では約６０重量％以上、一部の実施形態では約６５〜１００重量％以上を占める。実際には、特定の実施形態では、前記弾性層は、非弾性ポリマーを一般的に含まない。例えば、前記非弾性ポリマーは、弾性複合材料のポリマー成分の約１５重量％以下、一実施形態では約１０重量％以下、一実施形態では約５重量％以下を占める。
【００３９】
熱可塑性層は、ある程度の弾性は有するが、前記フィルムの強度を十分に高めるために、弾性層よりも弾性の低い熱可塑性組成物から一般的に作製される。例えば、上記に詳述したように、１若しくは複数の弾性層は、主として実質的に非晶質のエラストマー（例えば、スチレン‐オレフィンコポリマー）から作製され、１若しくは複数の熱可塑性層は、ポリオレィンプラストマー（例えば、単一部位触媒化エチレンまたはプロピレンコポリマー）から作製され得る。そのようなポリオレフィンは、ある程度の弾性を有してはいるが、一般的に、実質的に非晶質のエラストマーよりも弾性は小さい。当然ながら、前記熱可塑性層は、非弾性ポリマー、例えば、従来のポリオレフィン（例えば、ポリエチレン（低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、チーグラー・ナッタ触媒化された線形低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）など）、ポリプロピレン、エチレンブテンコポリマー、ポリブチレンなど）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル（例えばテレフタル酸ポリエチレンなど）、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル酢酸、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂（例えば、ポリアクリル酸塩、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチルなど）、ポリアミド（例えばナイロン）、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリ乳酸、それらのコポリマー及び混合物など）を一般的に含み得る。特定の実施形態では、ポリオレフィン（例えば、従来の及び／またはプラストマー）が使用され、熱可塑性層を作製するのに使用される熱可塑性組成物のポリマー成分の約５５重量％以上、一部の実施形態では約６０重量％以上、一部の実施形態では約６５〜１００重量％を占める。
【００４０】
前記熱可塑性層及び弾性層の厚さは、一般的に、所望の程度の弾性及び強度を実現するように選択される。例えば、前記弾性層の厚さは、一般的に約２０〜２００μｍ、一部の実施形態では約２５〜１７５μｍ、一部の実施形態では約３０〜１５０μｍに選択される。前記弾性層は、前記フィルムの全厚さの約７０〜９９．５％、一部の実施形態では約８０〜９９％を占める。一方、前記熱可塑性層の厚さは、一般的に約０．５〜２０μｍ、一部の実施形態では約１〜１５μｍ、一部の実施形態では約２〜１２μｍに選択される。前記弾性層は、前記フィルムの全厚さの約０．５〜３０％、一部の実施形態では約１〜２０％を占める。一部の実施形態では、前記フィルムの全厚さ（全ての層を組み合わせた厚さ）は、約２０〜２５０μｍ、一部の実施形態では約２５〜２２５μｍ、一部の実施形態では約３０〜２００μｍである。
【００４１】
不織布へ積層した後、かつ、第２の積層体へ積層する前に、前記フィルムに使用される弾性ポリマーを架橋化することにより、前記フィルムの弾性特性を高める。架橋化は、一般的に、互いに結合し複数の炭素−炭素共有結合を形成するフリーラジカル（不対電子）の生成を通じて達成される。これらの結合は、元の線形ポリマー鎖から三次元ネットワークを形成する。架橋時は、前記三次元架橋ネットワークは、前記材料に対して、マシン方向、クロスマシン方向またはその両方向の、追加的な弾性及び／または向上したヒステリシス特性を提供する。
【００４２】
フリーラジカルの生成は、一般的に、単独でまたはプロラド添加物の存在と共に、電磁放射線によって誘起される。使用することができる電磁放射線の適切な例としては、これらに限定しないが、例えば、紫外線光線、電子ビーム光線、天然または人工の放射性同位体（例えば、α線、β線、γ線）、ｘ線、中性子ビーム、正電荷ビーム、レーザービームなどが挙げられる。電子ビーム放射線は、例えば、電子ビーム装置による加速電子の生成を伴う。電子ビーム装置は、一般的に、当該技術分野では公知である。例えば、一実施形態では、米国マサチューセッツ州ウォバーン所在のエナジーサイエンス社（Energy Sciences, Inc.）から「マイクロビームＬＶ（Microbeam LV）」という名称で市販されている電子ビーム装置を使用することができる。適切な電子ビーム装置の他の例は、米国特許第５，００３，１７８号（Livesay）、米国特許第５，９６２，９９５号（Avnery）、米国特許第６，４０７，４９２号（Avnery）に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。
【００４３】
電磁放射線を供給するときは、例えばジエンポリマーや半晶質ポリオレフィンなどの架橋化の程度を高めるために、放射線の様々なパラメータを選択的に制御することが望ましい。例えば、制御されるパラメータは、電磁放射線の波長（λ）であり得る。具体的には電磁放射線の波長λは、電磁放射線スペクトルの放射の種類に応じて異なり得る。必須ではないが、電磁放射線の波長λは一般的に、約１０００ｎｍ以下であり、一部の実施形態では約１００ｎｍ以下、一部の実施形態では約１ｎｍ以下である。例えば、電子ビーム放射線は、一般的に、約１ｎｍ以下の波長λを有する。電磁放射線の特定の波長λを選択することに加えて、所望の程度の架橋を実現するために他のパラメーターも選択され得る。例えば、一般的に、放射線の加速電圧、線量及びエネルギーレベルをより高くすると、架橋化の程度をより高くすることができる；ただし、一般的に、前記材料を放射線に「過剰暴露」させないことが望ましい。そのような過剰暴露は、望ましくないレベルの製品劣化をもたらし得る。このように、一部の実施形態では加速電圧は約５０ｋＶ（キロボルト）〜３００ｋＶの範囲であり得、他の実施形態では約７５ｋＶ〜２５０ｋＶ、さらなる実施形態では約１００ｋＶ〜２００ｋＶであり得る。線量は約１０〜３００キログレイ（約１〜３０メガラド）の範囲であり得、一部の実施形態では約３０〜２５０キログレイ（約３〜２５メガラド）、他の実施形態では約５０〜１５０キログレイ（約５〜１５メガラド）であり得る。加えて、エネルギーレベルは、一部の実施形態では、約０．０５〜６００万電子ボルトであり得る。
【００４４】
なお、実際に必要とされる線量及び／またはエネルギーレベルは、ポリマー及び電磁放射線の種類によって異なることを理解すべきである。具体的には、特定の種類のポリマーは、より少ないまたはより多い数の架橋化を形成する傾向があるため、用いる放射線の線量及びエネルギーに影響を与え得る。同様に、特定の種類の電磁放射線は、ポリマーの架橋化効果が低いため、より高い線量及び／またはエネルギーレベルで用いられ得る。例えば、比較的高い波長（低い周波数）を有する電磁放射線は、比較的低い波長（高い周波数）を有する電磁放射線よりもポリマーの架橋化効率が低い。したがって、このような場合、所望の程度の架橋化を実現するためには、線量及び／またはエネルギーレベルを高くする必要がある。
【００４５】
ＩＩ 第２の表面材／積層体
【００４６】
Ａ．不織布表面材
【００４７】
第２の表面材／積層体の不織布表面材は、メルトブローンウェブ、スパンボンドウェブ、ボンデッドカーデッドウェブ、エアレイドウェブ、コフォームウェブ、水流交絡ウェブ、またはそれらの組み合わせなどの任意の不織布材料を含み得る。例えば、第１の不織布表面材として、上述した不織布材料のいずれかを使用することができる。特定の実施形態では、前記表面材は、ボンデッドカーデッド表面材であり得る。別の実施形態では、前記表面材は、ポリプロピレンポリマーを含み得る。ボンデッドカーデッド表面材に、短繊維や長繊維などの所望の長さの繊維を使用することができる。例えば、約１〜１５０ｍｍ、一部の実施形態では約５〜５０ｍｍ、一部の実施形態では約１０〜４０ｍｍ、一部の実施形態では約１０〜２５ｍｍの繊維長さを有する短繊維を使用することができる。そのような繊維は、繊維のベール（bale）を、繊維を分離するピッカーに入れることにより、カーデッドウェブに形成される。次に、マシン方向に配向された繊維性不織ウェブを形成するために、前記繊維は、該繊維をさらにばらばらにしてマシン方向に整列させるためのコーミングまたはカーディングユニットを通して送られる。カーデッドウェブは、その後、上述したようにして軽く結合される。
【００４８】
必須ではないが、第２の表面材／積層体の不織布も、軽量かつ低強度であり得る。例えば、前記不織布の坪量は、約１〜４５ｇ／平方メートル、一部の実施形態では約２〜３０ｇ／平方メートル、一部の実施形態では約３〜２０ｇ／平方メートルであり得る。前記不織布はまた、クロスマシン（ＣＤ）方向において、約３５０ｇ力／インチ（幅）以下、一部の実施形態では約３００ｇ力／インチ以下、一部の実施形態では約５０〜３００ｇ力／インチ、一部の実施形態では約６０〜２５０ｇ力／インチ、一部の実施形態では約７５〜２００ｇ力／インチのピーク負荷を有し得る。所望であれば、不織布表面材は、マシン方向（ＭＤ）においても低強度を有し得、マシン方向におけるピーク負荷は、例えば、３０００ｇ力／インチ（幅）以下、一部の実施形態では２５００ｇ力／インチ（幅）以下、一部の実施形態では約５０〜２０００ｇ力／インチ、一部の実施形態では約１００〜１５００ｇ力／インチであり得る。
【００４９】
上述したように、第２の表面材／積層体の不織布表面材も、本発明のフィルムに積層させる前に、並びに、アパーチャリング（穿孔）や加熱処理などの他の公知の処理ステップを施される前に、マシン方向及び／またはクロスマシン方向に伸張され得る。
【００５０】
Ｂ．随意的なフィルム
【００５１】
第２の表面材／積層体の随意的な熱可塑性フィルムは、１若しくは複数の熱可塑性ポリマーから作製される。所望に応じて、前記フィルムに或る程度の弾性を持たせるために、前記熱可塑性ポリマーは例えば上述したようなエラストマーであり得る。そのようなエラストマーは、第１の積層体の弾性フィルムに使用されたエラストマーと同一または異なるものであり得る。第１の積層体について上述したように、前記随意的なフィルムは、該フィルムを第２の不織布へ積層した後、かつ、第２の表面材／積層体を第１の積層体に積層する前に、架橋化され得る。一実施形態では、随意的な熱可塑性表面薄層は、ポリオレフィンプラストマー（例えば、単一部位触媒化エチレンまたはプロピレンコポリマー）を実質的に含む組成物から作製され得、弾性コアは、上記に詳述した非晶質エラストマー（例えば、スチレン‐オレフィンコポリマー）を含む組成物から作製され得る。当然ながら、前記熱可塑性フィルムは、一般的に、上述したような非弾性ポリマーを含み得る。実際、ポリオレフィン（例えば、従来のもの及び／またはプラストマー）は、前記熱可塑性フィルムの１以上の層の作製に使用される組成物のポリマー成分の約５５重量％以上、一部の実施形態では約６０重量％以上、一部の実施形態では約６５〜１００重量％のポリマーを占める。前記熱可塑性フィルムは、上述したような単層構造または多層構造を有し得る。
【００５２】
前記ポリマーの成分に関わらず、随意的な弾性コア及び随意的な熱可塑性表面薄層の坪量は、一般的に、フィルムの弾性と強度とのバランスが適切となるように選択される。例えば、弾性コアの坪量は、約１〜４５ｇ／平方メートル以下、一部の実施形態では約２〜３０ｇ／平方メートル、一部の実施形態では約５〜２０ｇ／平方メートルである。同様に、熱可塑性表面薄層の坪量は、約１〜４５ｇ／平方メートル以下、一部の実施形態では約２〜３０ｇ／平方メートル、一部の実施形態では約５〜２０ｇ／平方メートルである。本発明のフィルムは、約１〜１００μｍ、一部の実施形態では約１０〜８０μｍ、一部の実施形態では約２０〜６０μｍの合計厚さを有し得る。
【００５３】
ＩＩＩ 複合材料の構成
【００５４】
耐久性及び安定性を高めるために、第１の積層体は、一般的に、不織布表面材の表面に前記フィルムを直接的に押出成形することにより作製される。このことは、フィルム組成物と不織布表面材の繊維との間の接触度を高め、前記不織布表面材の繊維の前記フィルム組成物に対する結合能力を高めることを可能にする。このようにして、従来のカレンダー結合プロセスで使用される、低強度の不織布表面材を損傷させるおそれのある相当量の熱及び圧力の適用を必要とすることなく、十分な程度の結合が実現される。所望に応じて、積層は、接着剤や吸引力などの様々な技術を用いて促進され得る。例えば、一実施形態では、前記フィルムは、積層中に、吸引力によって表面材に向けてバイアスされる。前記フィルムを不織布表面材に積層させた後、上述したようにして、弾性フィルム中の弾性ポリマーを架橋化する。
【００５５】
第２の表面材／積層体は、所望の用途に応じて同一または異なる技術を用いて作製され得る。どちらの場合でも、第１の積層体及び第２の表面材／積層体は、（存在する場合は）フィルム同士が互いに対向するように配置される。ポリマー成分及び厚さを選択的に制御することにより、前記フィルム同士は、大気温度条件下でも、軽い圧力によって互いに容易に結合され得る。さらに、前記フィルム同士は、熱結合、超音波結合または接着剤によっても互いに結合させることができる。
【００５６】
以下、本発明の積層技術の様々な実施形態をより詳細に説明する。例えば、図１を参照して、複合材料の作製方法の一実施形態が示されている。この実施形態では、ホッパー１０６から押出機１０８へ原材料（例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレン）を供給し、押出機１０８から押し出された組成物をメルトブローンダイ１０９へ提供することによってインラインで製造されるメルトブローン表面材１３０から第１の積層体３１０が作製される。ダイ１０９のオリフィス（図示せず）から排出されたポリマーは高圧流体（例えば加熱された空気）によって縮径及び拡散されてマイクロ繊維１１１となり、有孔表面（例えば、ワイヤ、ベルト、繊維など）１７０上にランダムに堆積され、メルトブローン表面材１３０が形成される。真空源１４０は、前記有孔表面を介して前記高圧流体を引き寄せることにより、有孔表面１７０上へのマイクロ繊維１１１の堆積を支援する。インラインで製造するのではなく、単純に、供給ローラーからメルトブローン表面材１３０を送り出すようにしてもよいことを理解されたい。
【００５７】
図１に示した実施形態では、単一の熱可塑性層１２３と単一の弾性層１２１とを含む弾性フィルムも製造される。弾性層１２１の原材料はエラストマー材押出機１１４のホッパー１１２に加えられ、熱可塑性層１２３の原材料は熱可塑性材押出機１２４のホッパー１２２に加えられる。前記各材料は、押出機１１４及び１２４内で、高温下で分散的に混合される。適切な溶融処理温度の選択は、フィルムの弾性ポリマーの溶融及び／または軟化を支援するであろう。軟化した熱可塑性ポリマーは、その後、流動してメルトブローン表面材と融合し、それにより、一体化された積層構造体が形成される。さらに、熱可塑性ポリマーは結合位置において繊維に物理的に取り込まれる（entrap）または接着されるので、前記表面材を形成するのに使用されるポリマーの実質的な軟化を必要とすることなく、適切な結合形成が実現される。当然ながら、特定の実施形態では、前記表面材の温度は、該表面材の軟化点を超え得ることを理解されたい。
【００５８】
例えば、エラストマー材押出機１１４内では、前記弾性組成物の溶融混合は、約５０〜３００℃、一実施形態では約６０〜２７５℃、一実施形態では約７０〜２６０℃で行われ得る。熱可塑性組成物の溶融混合は、熱可塑性材押出機１２４内で、前記弾性組成物の溶融混合に用いられた温度と同一またはそれよりも低い若しくは高い温度で行われ得る。例えば、熱可塑性組成物の溶融混合は、ある場合では約５０〜２５０℃、一部の実施形態では約６０〜２２５℃、一部の実施形態では約７０〜２００℃で行われ得る。
【００５９】
配合された材料からのフィルムの製造は、キャスト成形や平坦ダイ押出成形などの任意の公知の技術を用いることができる。例えば、図１の特定の実施形態では、当該技術分野では公知のように、弾性層及び熱可塑性層は有孔表面１７０上に配置されたメルトブローン表面材１３０上に「キャスト」される。このようにして、熱可塑性層１２３が表面材１３０に対して直接的に隣接して配置されるようにして、表面材１３０上に複合弾性キャストフィルム２４１が成形される。複合弾性フィルム２４１と表面材１３０との間の結合を強化するために、複合弾性フィルム２４１をメルトブローン表面材１３０の上面に対してバイアスするために吸引力が加えられる。このことは、様々な方法（例えば、真空スロット、シュー、ローラーなど）によって、複合材料製造過程を通じて様々な位置において実現することができる。例えば、図１に示した実施形態では、複合弾性フィルム２４１がキャストされる有孔表面１７０は、所望の吸引力を加えることが可能な真空源２４１の上方に配置されている。吸引力の大きさは、低強度表面材の完全性を著しく低下させることなく結合を強化するように、選択的に制御される。例えば、吸引力を加えるのに、約０．２５キロパスカル以上、一部の実施形態では約０．３〜０．５キロパスカル、一部の実施形態では約０．５〜２キロパスカルの真空気圧が用いられ得る。そのような真空アシスト積層は、カレンダー積層方法において通常用いられる、不織布表面材の完全性を低下させるおそれがある相当量の熱及び圧力を必要とすることなく、強固な複合材料の形成を可能にする。
【００６０】
複合弾性フィルム２４１を不織布表面材１３０上に積層させた後、架橋化エネルギー源１４６から照射された電磁放射線１４５に曝すことによって、弾性層１２１を架橋化させる。架橋結合はポリマー鎖を互いに結合させ、多数の炭素‐炭素共有結合を形成する。これらの結合は、元の線形ポリマー鎖から３次元ネットワークを作り出す。より詳細には、架橋結合は、弾性層１２１の少なくとも一部に対して、電磁放射線、例えば、紫外線、電子ビーム放射線、天然または人工の放射性同位体（α線、β線、γ線）、中性子ビーム、正電荷ビーム、レーザービームなどを照射することにより誘起される。必要とされる実際の線量及び／またはエネルギーレベルは、ポリマー及び電磁放射線の種類に依存する。具体的には、望ましい線量及び／またはエネルギーレベルは、所望の程度の架橋を実現するために調節され得る。
【００６１】
第２の表面材３２０は、インラインで製造されたまたは供給ローラー（例えばローラー１６２）から供給された不織布表面材１３１から作製される。不織布表面材１３１は、メルトブローンウェブ、スパンボンドウェブ、ボンデッドカーデッドウェブなどの任意の不織布材料を含み得る。また、第２の表面材３２０は、不織布表面材１３１上に積層された熱可塑性フィルム２４２を含み得る。第２の表面材３２０は、第１の積層体３１０と同一または同様の構成を有する積層体を含み得る。図示した実施形態では、真空積層技術が用いられる。より具体的には、随意的な表面薄層２２１の原材料は押出機２１４のホッパー２１２に加えられ、随意的なコア層２２３の原材料は押出機２２４のホッパー２２２に加えられる。これらの材料はその後、熱可塑性フィルム２４２を形成すべく、不織布表面材１３１上に共押し出しされる。第２の表面材３２０を形成すべく、熱可塑性フィルム２４２を不織布表面材１３１の上面に対してバイアスするために、吸引力が加えられる。
【００６２】
形成された第１の積層体３１０及び第２の表面材３２０は互いに結合され、複合材料１８０が作製される。様々な技術を用いて前記材料同士を互いに結合させることができる。例えば、図１に示した実施形態では、積層体３１０及び表面材３２０は、少なくとも１つのパターン形成されたローラー（例えばローラー１９０）によって画定されるニップに供給され、パターン結合技術（例えば、点結合、超音波結合など）を用いて互いに結合される。例えば、点結合は、一般的に、少なくとも一方がパターン形成された２つのローラー間に形成されたニップを利用して行われる。一方、超音波結合は、超音波ホーンとパターン形成されたローラーとの間に形成されたニップを利用して行われる。選択される技術に関わらず、パターン形成されたローラーは、各積層体のフィルム同士を同時に結合するための多数の結合要素を含む。パターン結合中に前記ローラーにより加えられる圧力（ニップ圧力）は比較的小さいにも関わらず、非常に高い剥離強度を実現することができる。例えば、ニップ圧力は、１線形インチあたり約１〜２００ポンド、一部の実施形態では約２〜１００ポンド、一部の実施形態では約５〜７５ポンドであり得る。各積層体のフィルム同士は、比較的低い温度で容易に結合することができる。実際には、前記ローラーは、大気温度に保たれている。例えば、前記ローラーは、約５〜６０℃、一部の実施形態では約１０〜５５℃、一部の実施形態では約１５〜５０℃の表面温度を有することが望ましい。当然ながら、所望であれば、より高いニップ圧力及び／または温度を用いてもよいことを理解すべきである。また、前記材料の滞留時間は、用いられる特定の結合パラメーターに対して影響を与え得る。
【００６３】
本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、当該技術分野で公知の様々な処理及び／または仕上げステップ（切断や伸張など）を実施してもよい。例えば、本発明の複合材料は、随意的に、伸張性を高めるために、クロスマシン方向及び／またはマシン方向に機械的に伸張させてもよい。例えば、図１に示す実施形態では、ローラー１９０は、複合材料１８０をＣＤ方向及び／またはＭＤ方向に段階的に伸張させると共に、積層体３１０及び３２０を互いに結合させるためのＣＤ方向及び／またはＭＤ方向に溝を有し得る。あるいは、ローラー１９０によって積層体３１０及び３２０を互いに結合させた後、別個の溝付きローラー（図示せず）によって複合材料１８０を段階的に伸張させるようにしてもよい。溝付きのサテライト／アンビルローラーの配置は、米国特許公開公報第２００４／０１１０４４２号（Rhim他）及び米国特許公開公報第２００６／０１５１９１４（Gerndt他）に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。
【００６４】
前記複合材料を１若しくは複数の方向に機械的に伸張させるのに、上述した溝付きローラー以外の技術も用いることができる。例えば、テンターフレームを通すことによって、前記複合材料を伸張させてもよい。そのようなテンターフレームは当該技術分野では公知であり、例えば、米国特許公開公報第２００４／０１２１６８７（Morman他）に記載されている。また、前記複合材料はネッキングしてもよい。適切なネッキング技術は、Mormanによる米国特許第５，３３６，５４５号、第５，２２６，９９２号、第４，９８１，７４７号及び第４，９６５，１２２号、並びに、Morman他による米国特許公開公報第２００４／０１２１６８７に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。
【００６５】
再び図１を参照して、作製された複合材料１８０はその後スリットされ、巻き取りローラー１９５に巻き取られ保存される。複合材料１８０は、巻き取りローラー１９５に巻き取られる前及び／または間に、マシン方向に引き込むことが可能である。このことは、ローラー１９５の直線速度をより遅くすることによって実現することができる。あるいは、複合材料１８０は、張力をかけた状態でローラー１９５に巻き取られる。
【００６６】
したがって、最終的な複合材料は、架橋化弾性フィルムと、該弾性フィルムと互いに対向配置されかつ結合された随意的な熱可塑性表面薄層を含む。第１の不織布表面材は、架橋化弾性フィルムまたは随意的な熱可塑性表面薄層の一方の面に対向して配置される。第２の不織布表面材は、架橋化弾性フィルムまたは別の随意的な表面薄層の他方の面に対向して配置される。図２を参照して、例えば、第１の積層体５２０と第２の積層体若しくは不織布５３０とを含む複合材料５００の一実施形態が示されている。第１の積層体５２０は、第１の不織布表面材５２２、架橋化弾性フィルム５２４、及び随意的な表面薄層５２６から作製される。第２の積層体５３０は、第２の不織布表面材５３２、及び随意的な熱可塑性フィルム若しくは表面薄層５３４から作製される。この実施形態では、架橋化弾性フィルム５２４の下面５５１は、熱可塑性フィルムすなわち表面薄層５３４の上面５５３に隣接して配置されかつ結合される。このような複合材料の構造は、コスト効率の良い様態で、強度と弾性特性とのユニークな組み合わせを提供する。例えば、軽量の不織布表面材を使用することにより柔軟性を高めると共にコストを減少させることができ、別個の架橋化弾性フィルムを使用することにより、表面材またはフィルムの完全性に影響を与えるおそれのある架橋化プロセスを複合材料全体に対して行うことなく、効果的な弾性材料を製造することができる。
【００６７】
最終的な複合材料は、高い伸張性及び弾性復元性を有する。すなわち、前記複合材料は、ピーク負荷において、クロスマシン方向、マシン方向またはその両方に、約７５％若しくはそれ以上、一部の実施形態では約１００％若しくはそれ以上、一部の実施形態では約１５０〜５００％の伸張長さ（「ピーク伸張長さ」）を示す。また、前記複合材料は、弾性であり得、伸張力を加えたときに少なくとも一方向に伸張可能であり、伸張力を解除したときにそのほぼ元の寸法に収縮／復元し得る。例えば、伸張された材料は、未伸張状態（弛緩状態）の長さよりも少なくとも５０％大きい伸張長さを有し得、伸張力を解除したときに前記伸張長さの少なくとも５０％以内の長さに復元し得る。仮定的な例は、１．５０インチまで伸張可能な１インチの材料サンプルは、伸張力を解除したときに、１．２５インチ未満の長さに復元し得る。複合材料は、伸張長さの少なくとも５０％、より望ましくは少なくとも８０％を収縮または復元することが望ましい。
【００６８】
また、前記複合材料は、マシン方向及び／またはクロスマシン方向に高い強度を有し得る。例えば、前記複合材料のＣＤピーク負荷は、少なくとも約１０００ｇ力／インチ（ｇｆ／ｉｎ）、一部の実施形態では約１１００〜３０００ｇｆ／ｉｎ、一部の実施形態では約１２００〜２５００ｇｆ／ｉｎであり得る。同様に、ＭＤピーク負荷は、少なくとも約１５００ｇ力／インチ（ｇｆ／ｉｎ）、一部の実施形態では約１５００〜６０００ｇｆ／ｉｎ、一部の実施形態では約２２００〜５０００ｇｆ／ｉｎである。
【００６９】
ＩＶ．用品
【００７０】
本発明の複合材料は、様々な用途に使用することができる。上述したように、例えば、前記複合材料は、吸引性物品に使用することができる。「吸引性物品」は、一般的に、水または他の液体を吸収可能な任意の物品を指す。吸収用品のいくつかの例としては、これらに限定しないが、パーソナルケア吸収性物品（おむつ、トイレトレーニングパンツ、吸収性下着、失禁用品、女性用衛生用品（例えば生理用ナプキン）、水着、幼児用おしり拭きなど）、医療用吸収性物品（衣料品、開窓用材料、アンダーパッド、ベッドパッド、包帯、吸収性ドレープ、及び医療用ワイパなど）、フードサービス用ワイパ、衣類用物品などがある。このような吸収性物品を作製するのに好適な材料及び方法は当業者に公知である。一般的に、吸引性物品は、実質的に液体不透過性層（例えば、アウターカバー）、液体透過性層（例えば、身体側ライナ、サージ層など）、及び吸収性コアを含む。特定の一実施形態では、本発明の複合材料は、弾性のウエスト、レッグカフ／ガスケット、伸張可能な耳、サイドパネル、または伸張可能なアウターカバーの用途を提供するのに使用され得る。
【００７１】
吸収性物品のいくつかの例は、米国特許第５，６４９，９１６号（DiPalma他）、米国特許第６，１１０，１５８号（Kielpikowski）、米国特許第６，６６３，６１１号（Blaney他）に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。さらに、前記材料を含むパーソナルケア吸収性物品の他の例としては、トイレトレーニングパンツ（サイドパネル材料に使用される）や女性用ケア用品がある。例示のみを目的として、本発明と共に使用するのに適切なトイレトレーニングパンツ、及び、前記トイレトレーニングパンツを構成するための様々な材料及び方法は、米国特許第6,761,711号（Fletcher他）、米国特許第4,940,464号（Van Gompel他）、米国特許第5,766,389号（Brandon他）、米国特許第6,645,190号（Olson他）に記載されている（これらの特許文献の内容全体は、この引用により全ての目的のために本明細書に組み込まれるものとする）。
【００７２】
本発明は、以下の例を参照することによって、より良く理解されるであろう。
【００７３】
試験方法
【００７４】
ヒステリシス
【００７５】
弾性材料のヒステリシスは、定速伸張型の引張試験機を使用して計測した。引張試験機は、米国ミネソタ州エデンプレーリー所在のＭＴＳ社（MTS Corporation）から入手可能なSintech引張試験装置であった。この引張試験装置は、試験をサポートするために、ＭＴＳ社製のTESTWORKS 4.08Bソフトウェアを備えている。試験値がフルスケール負荷の１０〜９０％の範囲内に収まるように、適切なロードセルを選択した。弾性材料を、幅７．６２ｃｍ（３インチ）、長さ１５．２４ｃｍ（６インチ）のストリップ片に切断した。前記材料の両端を前記試験装置の互いに対向する顎部に挟み、前記材料の端部の長さ２．５ｃｍが顎部に保持され、長さ１０ｃｍが伸張可能となるようにした。サンプルを、２５．４ｍｍ×７６ｍｍの前面及び後面を有する一組のグリップ間に保持した。グリップ面はゴム引きされており、グリップ面の長手方向が引張方向に対して垂直となるようにした。グリップの圧力は、空気圧で、４１０〜５５０キロパスカルに維持した。各材料ストリップ片を、変位及びそれ対応する負荷値を測定及び記録しながら、１分あたり５１ｃｍの速度で伸張させた。その後、負荷曲線（Ｘ変位力を示す）下の領域と統合させることによってデータを減らし、「負荷エネルギー」として記録した。材料ストリップ片はその後、伸張力がゼロのときの長さに復元され、このときも、変位及びそれに対応する負荷値を測定し記録した。収縮曲線下の領域は、「未負荷エネルギー」として統合し記録した。ヒステリシスのパーセンテージは、次の方程式に従って測定した。
【００７６】
【数１】
【００７７】
伸張特性
【００７８】
ストリップ片の引張強度値は、実質的にＡＳＴＭ基準Ｄ−５０３４に従って測定した。具体的には、切断または他の方法により、２５ｍｍ（幅）×１２７ｍｍ（長さ）の寸法サイズのサンプルを用意した。米国ミネソタ州エデンプレーリー所在のＭＴＳ社製のSintech引張試験装などの、定速伸張型の引張試験機を使用した。試験値がフルスケール負荷の１０〜９０％の範囲内に収まるように、適切なロードセルを選択した。サンプルは、２５．４ｍｍ×７６ｍｍの前面及び後面を有するグリップ間に保持した。グリップ面はゴム引きされており、グリップ面の長手方向が引張方向に対して垂直となるようにした。グリップの圧力は、空気圧で、４１０〜５５０キロパスカルに維持した。引張試験は、１０ｃｍのゲージ長さと４０％の破壊感度で、１分あたり５１ｃｍの速度で行った。機械方向（ＭＤ）に沿って３つのサンプルを試験し、交差方向（ＣＤ）に沿って別の３つのサンプルを試験した。また、最大引張強度（ピーク負荷）に加えて、ピーク伸張長さを記録した。
【００７９】
実施例
【００８０】
第１及び第２の不織布表面材と架橋化弾性フィルムとから弾性複合材料を作製することができることが実証された。第１の不織布表面材は、１００重量％のDNDA 1082 NT-7（Dow Chemical）を含む１８ｇ／平方メートル（ｇｓｍ）のメルトブローンウェブである。DNDA 1082 NT-7は、１５５ｇ／１０分（１９０°Ｃ、２．１６ｋｇ）の溶融指数、０．９３３ｇ／ｃｍ３の密度、及び１２５°Ｃ溶融点を有する線形低密度ポリエチレン樹脂である。メルトブローンウェブは、１ｃｍあたり１２個のキャピラリを有する幅５１ｃｍのメルトブローン装置を使用して、３４０℃の一次空気温度と２５０℃のダイ温度で、フォーミングベルト上に形成される。フォーミングベルトの速度は１８ｍ／分に設定される。ポリマー処理量は約３．３ｇ／ｃｍ／分であり、定量ポンプによって制御される。
【００８１】
次に、フィルム表面薄層を溶融状態でメルトブローンウェブ上に押し出し、メルトブローンウェブ上に吸引し積層させる。吸引の適用に、１"Ｈ２Ｏから１５"Ｈ２Ｏの真空プロセスが用いられる。フィルム表面薄層は、ポリマーホースを備えた５１ｃｍ幅のキャストフィルムダイを使用して、２３０℃のダイ温度で１５ｇｓｍの坪量で作製される。表面薄層組成物は、９６重量％のポリエチレン系プラストマー（EXACT（商標）５３６１、ExxonMobil Chemical Company）と、４重量％のＴｉＯ２濃縮物（ＳＣＣ−４８５７、Standridge Color Corporation）との混合物を含む。EXACT（商標）５３６１は、０．８６ｇ／立方センチメートルの密度、３６℃のピーク溶融温度、３．０ｇ／１０分（１９０℃、２．１６ｋｇ）の溶融指数を有するメタロセン触媒ポリエチレンプラストマーである。
【００８２】
次に弾性フィルムコア層を、上記のステップで作製した２層積層体におけるフィルム表面薄層上に押し出す。５１ｃｍ幅のキャストフィルムダイを、１９０℃で使用した。下記の表１に示す４種類の弾性フィルムコア組成物を使用した。
【００８３】
【表１】
【００８４】
サンプル１及びサンプル２は、デキシコ・ポリマーズ社（Dexco Polymers）製のＳＢＳポリマーを含む。Styron（登録商標）６６６Ｄは、ダウ・ケミカル社（Dow Chemical Company）製のポリスチレンポリマーである。Escorez（商標）２２０３は、エクソンモービル・ケミカル社（ExxonMobil Chemical Company）製の粘性付与剤である。Escorene（商標）混合物は、エクソンモービル・ケミカル社製のＥＶＡであるEscorene（商標）７６１．３６及び７５５．１２の５０：５０混合物である。前記両ＥＶＡポリマーは、Affinity（商標）ＧＡ１９００は、ダウ・ケミカル社製のポリエチレン系の流動性改良剤である。Kraton（登録商標）Ｄ１１６０は、クラトン・ポリマーズ社（Kraton Polymers LLC）製のＳＩＳ系エラストマーである。ＳＣＣ−２２４５４は、スタンドリッジ・カラー社（Standridge Color Corporation）製の調合された抗酸化剤である。ＳＣＣ−２２４５４は、スタンドリッジ・カラー社製の調合されたブロッキング防止剤である。０６ＳＡＭ２１８４は、スタンドリッジ・カラー社製のポリマー加工助剤である。
【００８５】
メルトブローン／フィルム積層体は４．６ｍ／分の速度で送り出され、前記積層体のフィルム面は、１５０ＫＶの加速電圧及び１０または１５メガラド線量で作動されるアドバンス・エレクトロン・ビームス社（Advance Electron Beam）製のパイロットライン装置を使用して、電子ビーム放射に曝される。
【００８６】
架橋化させた後、上述した架橋化弾性フィルム／不織布積層体に積層させるための第２のメルトブローン／フィルム層表面材を用意する。前記不織布材料としては、ポリプロピレン系の１７ｇｓｍの熱的に結合させたカーデッドウェブを使用することができる。第１のフィルム層について上述したの同じように、上述した表面薄層と同一のフィルム層を、ボンデッドカーデットウェブ上に押し出す。第１及び第２の不織布／フィルム積層体を、前記両フィルムが互いに対向するように配置して、互いに積層させる。その後、前記積層体を一対の溝付きローラーの間に通すことによって、最終的な複合材料が形成される。
【００８７】
電子ビームによる架橋化の弾性特性に対する効果は、架橋化の前または後の架橋化フィルムのヒステリシスを測定することにより判断される。複合材料について実現された材料特性を、下記の表２に示す。
【００８８】
【表２】
【００８９】
以上、本発明の特定の実施形態について詳細に説明したが、上述の内容を理解すれば、これらの実施形態の改変例、変形例及び均等物を容易に思いつくことができることは、当業者であれば明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲として理解されるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性複合材料の作製方法であって、
架橋性弾性ポリマーを含む熱可塑性組成物を第１の不織布の表面上に直接的に押し出して第１のフィルムを成形するステップと、
前記第１のフィルムを前記第１の不織布に対して結合させて積層体を形成するステップと、
前記架橋性弾性ポリマーを架橋化するステップと、
その後、前記第１のフィルムを、第２の不織布を含む第２の表面材に対して直接的に結合させるステップとを含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記第２の表面材が第２のフィルムを含み、
前記第１のフィルムが前記第２のフィルムに対して隣接して配置され直接的に結合されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記架橋化するステップが、前記架橋性弾性ポリマーに対して該弾性ポリマーを架橋化するのに十分な線量の電磁放射線を照射するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１の不織布がポリエチレンを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記電磁放射線の波長が約１００ナノメートル以下であることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項３に記載の方法であって、
前記電磁放射線が電子ビーム放射線であることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記電磁放射線の線量が、約１０〜３００キログレイ（約１〜３０メガラド）であることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
前記第２の不織布がポリペプチドを含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１の不織布が、約４５ｇ／平方メートル以下の坪量及びロスマシン方向において３５０ｇ力／インチ以下のピーク負荷を有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１のフィルムが弾性層及び熱可塑性層を含み、
前記熱可塑性層が前記第１の不織布と前記弾性層との間に配置されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、
前記弾性層が架橋性弾性ポリマーを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１の不織布がメルトブローンウェブを含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の方法であって、
前記弾性層及び前記熱可塑性層を、２つのローラー間に形成されたニップに、該ニップに圧力が加えた状態で通すことによって、前記弾性層を前記熱可塑性層に対して結合させるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記ローラーが溝付きローラーであることを特徴とする方法。
【請求項１５】
弾性複合材料であって、
約４５ｇ／平方メートル以下の坪量及びクロスマシン方向において３５０ｇ力／インチ以下のピーク負荷を有する第１の不織布表面材及び、弾性フィルムを含む第１の積層体と、
第２の不織布表面材及び熱可塑性フィルムを含む第２の積層体とを含み、
前記弾性フィルムが前記熱可塑性フィルムに対して隣接配置して互いに結合させることによって前記第１及び第２の積層体が互いに積層され、
前記弾性フィルムが電磁放射線によって架橋化されており、かつ
前記第１の不織布表面材が電磁放射線によって劣化されていないことを特徴とする弾性複合材料。
【請求項１６】
請求項１５に記載の弾性複合材料であって、
前記第２の不織布表面材が電磁放射線によって劣化されていないことを特徴とする弾性複合材料。
【請求項１７】
請求項１５に記載の弾性複合材料であって、
前記第１の不織布表面材が、ポリエチレンポリマーを含む組成物から作製されていることを特徴とする弾性複合材料。
【請求項１８】
請求項１５に記載の弾性複合材料であって、
前記弾性フィルムが、スチレン・ブタジエン、スチレンイ・ソプレン、スチレン・ブタジエン・スチレン、スチレン・イソプレン・スチレン、エチレン／αオレフィンコポリマー、またはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする弾性複合材料。
【請求項１９】
請求項１５に記載の弾性複合材料であって、
前記第１の不織布表面材がメルトブローンウェブを含むことを特徴とする弾性複合材料。
【請求項２０】
請求項１５に記載の弾性複合材料を含む吸収性物品。
【請求項１】
弾性複合材料の作製方法であって、
架橋性弾性ポリマーを含む熱可塑性組成物を第１の不織布の表面上に直接的に押し出して第１のフィルムを成形するステップと、
前記第１のフィルムを前記第１の不織布に対して結合させて積層体を形成するステップと、
前記架橋性弾性ポリマーを架橋化するステップと、
その後、前記第１のフィルムを、第２の不織布を含む第２の表面材に対して直接的に結合させるステップとを含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記第２の表面材が第２のフィルムを含み、
前記第１のフィルムが前記第２のフィルムに対して隣接して配置され直接的に結合されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記架橋化するステップが、前記架橋性弾性ポリマーに対して該弾性ポリマーを架橋化するのに十分な線量の電磁放射線を照射するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１の不織布がポリエチレンを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記電磁放射線の波長が約１００ナノメートル以下であることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項３に記載の方法であって、
前記電磁放射線が電子ビーム放射線であることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記電磁放射線の線量が、約１０〜３００キログレイ（約１〜３０メガラド）であることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
前記第２の不織布がポリペプチドを含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１の不織布が、約４５ｇ／平方メートル以下の坪量及びロスマシン方向において３５０ｇ力／インチ以下のピーク負荷を有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１のフィルムが弾性層及び熱可塑性層を含み、
前記熱可塑性層が前記第１の不織布と前記弾性層との間に配置されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、
前記弾性層が架橋性弾性ポリマーを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１の不織布がメルトブローンウェブを含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の方法であって、
前記弾性層及び前記熱可塑性層を、２つのローラー間に形成されたニップに、該ニップに圧力が加えた状態で通すことによって、前記弾性層を前記熱可塑性層に対して結合させるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記ローラーが溝付きローラーであることを特徴とする方法。
【請求項１５】
弾性複合材料であって、
約４５ｇ／平方メートル以下の坪量及びクロスマシン方向において３５０ｇ力／インチ以下のピーク負荷を有する第１の不織布表面材及び、弾性フィルムを含む第１の積層体と、
第２の不織布表面材及び熱可塑性フィルムを含む第２の積層体とを含み、
前記弾性フィルムが前記熱可塑性フィルムに対して隣接配置して互いに結合させることによって前記第１及び第２の積層体が互いに積層され、
前記弾性フィルムが電磁放射線によって架橋化されており、かつ
前記第１の不織布表面材が電磁放射線によって劣化されていないことを特徴とする弾性複合材料。
【請求項１６】
請求項１５に記載の弾性複合材料であって、
前記第２の不織布表面材が電磁放射線によって劣化されていないことを特徴とする弾性複合材料。
【請求項１７】
請求項１５に記載の弾性複合材料であって、
前記第１の不織布表面材が、ポリエチレンポリマーを含む組成物から作製されていることを特徴とする弾性複合材料。
【請求項１８】
請求項１５に記載の弾性複合材料であって、
前記弾性フィルムが、スチレン・ブタジエン、スチレンイ・ソプレン、スチレン・ブタジエン・スチレン、スチレン・イソプレン・スチレン、エチレン／αオレフィンコポリマー、またはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする弾性複合材料。
【請求項１９】
請求項１５に記載の弾性複合材料であって、
前記第１の不織布表面材がメルトブローンウェブを含むことを特徴とする弾性複合材料。
【請求項２０】
請求項１５に記載の弾性複合材料を含む吸収性物品。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２０１２−５１３９１９（Ｐ２０１２−５１３９１９Ａ）
【公表日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４４０９４（Ｐ２０１１−５４４０９４）
【出願日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００９／０５５０４５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０７６６７７
【国際公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（５０４４６０４４１）キンバリー クラーク ワールドワイド インコーポレイテッド (396)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００９／０５５０４５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０７６６７７
【国際公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（５０４４６０４４１）キンバリー クラーク ワールドワイド インコーポレイテッド (396)
【Ｆターム（参考）】
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