複合不織布ウェブ並びにこれの製造及び使用方法
本開示は、メジアン直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団と、メジアン直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団とを含む、複合不織布ウェブに関する。繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、各複合不織布ウェブは厚さを有し、１０％未満のソリディティを示す。本開示はまた複合不織布ウェブの製造方法、及び、同方法に従って製造される複合不織布ウェブを含む製品に関する。代表的用途においては、前記製品は、気体濾過用品、液体濾過用品、音吸収用品、表面洗浄用品、細胞増殖支持体用品、医薬品供給用品、個人的衛生用品、又は創傷包帯用品として用いることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００７年１２月２８日に出願された米国特許仮出願第６１／０１７，２３０号の利益を主張し、その開示内容全体を参照により本明細書に組み込むものとする。
【０００２】
（発明の分野）
本開示は複合不織布ウェブ、並びに、かかるウェブの製造及び使用方法に関する。本開示は更に、吸収性製品の製造に有用な、サブミクロン繊維及びマイクロファイバーの混合物を含む、低密度複合不織布ウェブに関する。
【背景技術】
【０００３】
不織布ウェブは、例えば表面洗浄用の吸収性拭取り布として、気体及び液体の吸収又は濾過媒体として、及び音の吸収用の遮蔽材として有用な吸収性製品の製造に用いられてきた。高い吸収性を要する用途の中には、表面積の大きい微細サブミクロン繊維から形成される、気孔率の高い不織布製品を使用することが望ましい場合がある。しかし、微細なサブミクロン繊維は、取り扱い中に崩壊又は破壊してしまう傾向があり、これにより、吸収に有効な気孔率及び／又は表面積が減少し、一方で、不織布製品中を通過する液体の圧力損失は増大する。特に気体及び液体濾過用途では、高い吸収性を維持しながらも、不織布製品中の圧力損失を低く維持することが望ましい場合がある。
【０００４】
既存の不織布製品の中には、微細サブミクロン繊維の破壊を防ぐために表面改良剤を使用するものがある。この一例として、冷間溶接を防ぐためにポリプロピレン製サブミクロン繊維中にシリコーンオイルを使用するものがある。このような表面改良剤を使用すると、例えば不織布製品を吸収性拭取り布又は濾過媒体として用いる場合に問題となる可能性がある。これらの問題とは、時間の経過と共に表面改良剤が浸出したり、表面改良剤が他の表面又は不織布製品内を通過する気体若しくは液体媒体を汚染しがちであること、また、破壊を防ぐためだけに表面改良剤を使用することによるコスト増などである。表面改良剤は微細サブミクロン繊維ウェブにおける破壊回復促進の助けにはなるかもしれないが、全体の圧縮強度及び圧縮負荷下のソリディティに関して大きく役立つことはない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
当該技術分野において、高吸収性と低圧力損失特性及びより高い耐破壊性能とを併せ持つ、低密度複合不織布製品が、引き続き必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一様態において、本開示は、メジアン直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団と、メジアン直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団とを含む、複合不織布ウェブに関する。繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、前記複合不織布ウェブは厚さを有し、１０％未満のソリディティを示す。
【０００７】
別の様態においては、本開示は、メジアン繊維直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団を形成し、メジアン繊維直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団を形成し、前記サブミクロン繊維及びマイクロファイバーを混合して複合不織布ウェブとすることにより複合不織布ウェブを製造する方法に関する。繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、前記複合不織布ウェブは厚さを有し、１０％未満のソリディティを示す。
【０００８】
更に別の様態においては、本開示は、上述の通りに、上記方法に従って製造された複合不織布ウェブを含む製品に関する。代表的実施形態においては、前記製品は、気体濾過用品、液体濾過用品、音吸収用品、表面洗浄用品、細胞増殖支持体用品、医薬品供給用品、個人的衛生用品、又は創傷包帯用品として使用することができる。
【０００９】
本開示に係る複合不織布ウェブの代表的実施形態は、様々な用途での使用を可能にする構造的特徴を有し、非常に優れた吸収特性を有し、低ソリディティにより高い気孔率及び透過性を示し、及び／又はコスト面で効率的な方法で製造することができる。
【００１０】
以上が本発明の代表的実施形態の様々な様態及び効果の要約である。上記「課題を解決するための手段」は、本発明でそれぞれ例示する実施形態又はあらゆる実施を記載するものではない。以下の「図面」及び「発明を実施するための形態」により、本明細書に開示される原理を利用した特定の好ましい実施形態をより具体的に例示する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本開示の代表的実施形態を添付の図面を参照して更に説明する。
【図１ａ】本開示の例示の一実施形態に係る代表的な単層複合不織布ウェブの一例の略図。
【図１ｂ】本開示の別の例示の実施形態に係る代表的な単層複合不織布ウェブの別の例の略図。
【図１ｃ】本開示の更に別の例示の実施形態に係る代表的な単層複合不織布ウェブの更に別の例の略図。
【図１ｄ】本開示の例示の一実施形態に係る、代表的な多層複合不織布ウェブの略図。
【図１ｅ】本開示の別の例示の実施形態に係る別の代表的な多層複合不織布ウェブの別の例の略図。
【図２】本開示の特定の例示の実施形態に係る複合不織布ウェブを形成する代表的な装置の概略全体図。
【図３】本開示の特定の例示の実施形態に係る複合不織布ウェブの形成に有用な繊維を調製する代表的な処理チャンバの、チャンバ用装着手段を除く、拡大側面図。
【図４】図３に示す処理チャンバを、装着装置及び他の関連装置と共に示す、部分的に概略的な平面図。
【図５】繊維形成ダイを示す、図２に示す代表的装置の一部分の拡大図。
【図６】図２に示す代表的装置に任意で設けられる熱処理部の拡張及び拡大概略図。
【図７】図６の装置の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
用語
本明細書で使用する用語を以下に定義する。
【００１３】
「マイクロファイバー」とは、集団メジアン直径が少なくとも１マイクロメートルである繊維集団である。
【００１４】
「極細マイクロファイバー」とは、集団メジアン直径が２マイクロメートル以下である繊維集団である。
【００１５】
「サブミクロン繊維」とは、集団メジアン直径が１マイクロメートル未満である繊維集団である。
【００１６】
本明細書中で特定の種類のマイクロファイバーのバッチ、群、アレイといった表現を用いる場合（例、サブミクロン極細繊維のアレイ）、そのアレイにおけるマイクロファイバーの全集団、又は単一のバッチのマイクロファイバーの全集団を意味し、そのアレイ又はバッチのサブミクロン寸法である部分のみを意味するものではない。
【００１７】
本明細書中の「配向された連続マイクロファイバー」とは、ダイから出て、処理ステーションを通り、そこで繊維が引き延ばされ、繊維内の分子の少なくとも一部が繊維の長手方向軸に対して整列するように配向される本質的に連続な繊維のことを指す（繊維に関して使用される「配向された」とは、繊維の分子の少なくとも一部が繊維の長手方向軸に沿って整列していることを意味する）。
【００１８】
本明細書中の「メルトブロー繊維」とは、溶融した繊維形成材料をダイの開口部から高速気流の中に押し出すことによって調製された繊維を指し、押し出された材料はまず細径化されてから繊維塊として固結する。
【００１９】
「別々に調製されるサブミクロン繊維」とは、サブミクロン繊維形成装置（例えばダイ）から生成されたサブミクロン繊維流を意味し、この繊維形成装置は、サブミクロン繊維流が、より寸法の大きいマイクロファイバーの流れから最初は空間的に（例えば約２５ｍｍ（１インチ）以上の距離で）離間しているが、飛翔中に合流しその中に分散するように、配置される。
【００２０】
「層」とは、２つの主表面間に形成される単一の層を意味する。層は１つのウェブ内部に存在し得る。例えば、１つのウェブ内に複数層で形成される単一の層は、ウェブの厚さを画定する第１及び第２の主表面を有する。層はまた、複数ウェブを含む複合製品中にも存在し得る。例えば、ウェブの厚さを画定する第１及び第２の主表面を有する第１のウェブ中の単一の層の上又は下に、第２のウェブの厚さを画定する第１及び第２の主表面を有する第２のウェブを重ねた場合は、前記第１及び第２のウェブはそれぞれ少なくとも１つの層を形成する。加えて、単一のウェブ内、及び、それぞれが１つの層を形成するそのウェブと１つ以上の他のウェブとの間に、複数の層が同時に存在し得る。
【００２１】
特定の第１層に関して「隣接する」というときは、別の第２層に結合又は付着していることを意味し、このとき第１層及び第２層は互いに隣合い（即ち、隣接）かつ直接接触しているか、又は、互いに近接してはいるが直接接触はしていない（即ち、第１層と第２層との間に１つ以上の追加層が介在している）位置にある。
【００２２】
「自己結合」とは、点結合又はカレンダ加工におけるように直接接触で加圧することなしにオーブン中又は通気結合機を用いて得られるような高温での繊維間結合、と定義される。
【００２３】
「分子的に同じ」ポリマーとは、本質的に同じ反復分子単位を有するが、分子量、製造方法、市販形態などは異なっていてもよいポリマーを指す。
【００２４】
ウェブの説明における「自己支持型」又は「自立型」とは、ウェブがそれ自体で保持され、取り扱われ、処理されることができることを意味する。
【００２５】
「ソリディティ」とは、密度に反比例する不織布ウェブの特性であり、ウェブの透過性及び気孔率を示し（低ソリディティは高透過率及び高気孔率に相当し）、次の式で定義される。
【００２６】
【数１】
【００２７】
「ウェブ坪量」は、１０ｃｍ×１０ｃｍのウェブサンプル重量から算出される。
【００２８】
「ウェブ厚さ」は、１０ｃｍ×１０ｃｍのウェブサンプルから、５ｃｍ×１２．５ｃｍ寸法のテスター脚部を有する厚さテストゲージを用い、１５０Ｐａの圧力を加えて測定される。
【００２９】
「嵩密度」とは、文献にある通り、ウェブを形成するポリマー又はポリマーブレンドの嵩密度である。
【００３０】
本開示の様々な代表的実施形態を、特に図面を参照しながら説明する。本発明の代表的実施形態は、開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正や変更が可能である。したがって、本発明の実施形態は以下に説明する代表的実施形態に限定されるべきではなく、請求項及びそのいずれかの均等物に規定される限定によって制限されるべきであると理解されるべきである。
【００３１】
Ａ．複合不織布ウェブ
本開示は、例えば表面洗浄用の吸収性拭取り布として、気体及び液体の吸収又は濾過媒体として、及び音の吸収用の遮蔽材として有用な吸収性製品に有益であり得る、複合不織布ウェブを対象とする。複合不織布ウェブの代表的実施形態は、様々な用途での使用を可能にする構造的特徴を有し、非常に優れた吸収特性を有し、低ソリディティにより高い気孔率及び透過性を示し、及び／又はコスト面で効率的な方法で製造することができる。弾力性、又は、耐崩壊（例えば破壊）耐性は、本開示の代表的な好ましい実施形態の、望ましい特徴の１つである。
【００３２】
不織布製品は日常的に取り扱われ、製造及び使用のいずれの間も、圧縮圧力を受ける。より微細な繊維（例えばサブミクロン繊維）は不可逆的に圧縮されやすく、そうなると、不利な高ソリディティ形態となって低透過率及び気孔率を示し、また、吸収性低下につながる。本開示の特定の代表的実施形態では、微細サブミクロン繊維の低ソリディティを維持するための一体的支持層を含む多層構造を用いることができる。
【００３３】
本開示の様々な代表的実施形態を、特に図面を参照しながら説明する。本発明の代表的実施形態は、開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正や変更が可能である。したがって、本発明の実施形態は以下に説明する代表的実施形態に限定されるべきではなく、請求項及びそのいずれかの均等物に規定される限定によって制限されるべきであると理解すべきである。
【００３４】
本開示を例示する代表的な複合不織布ウェブを図１ａに示す。代表的な単層複合不織布ウェブ３０２は、メジアン直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団３００と、メジアン直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団３０４とを含む。繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、前記複合不織布ウェブ３０２は厚さＨを有し、１０％未満のソリディティを示す。
【００３５】
図１ａの代表的実施形態においては、サブミクロン繊維集団３００が、ウェブの中心線３０１（単層複合不織布ウェブ３０２の第１主表面３０５及び第２主表面３０５’からの、ウェブ厚さＨの約１／２の位置と定義される）の近傍により集中し、マイクロファイバー集団３０４が単層複合不織布ウェブ３０２の第１主表面３０５及び第２主表面３０５’の近傍により集中しているよう示されている。換言すれば、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比は、複合不織布ウェブ３０２の厚さＨに渡って変化する。図１ａに図示する単層複合不織布ウェブ３０２では、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比は、複合不織布ウェブ３０２の厚さの半分（即ち、Ｈ／２）と定義される中心線３０１近傍のピーク値から、単層複合不織布ウェブ３０２の各主表面３０５及び３０５’近傍の、これより低い値まで変化する。したがって、サブミクロン繊維の高濃度からサブミクロン繊維の低濃度への濃度勾配は、中心線３０１から離れるＡ及びＡ’の各方向に存在する。
【００３６】
本開示を例示する別の代表的な複合不織布ウェブを図１ｂに示す。代表的な単層複合不織布ウェブ４０２は、メジアン直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団４００と、メジアン直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団４０４とを含む。繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、前記複合不織布ウェブ４０２は厚さＨを有し、１０％未満のソリディティを示す。
【００３７】
図１ｂの代表的実施形態においては、マイクロファイバー集団４０４が、ウェブの中心線４０１（単層複合不織布ウェブ４０２の第１主表面４０５及び第２主表面４０５’からの、ウェブ厚さＨの約１／２の位置と定義される）の近傍により集中し、サブミクロン繊維集団４００が単層複合不織布ウェブ４０２の第１主表面４０５及び第２主表面４０５’の近傍により集中しているよう示されている。換言すれば、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比は、複合不織布ウェブ４０２の厚さＨに渡って変化する。図１ｂに図示する単層複合不織布ウェブ４０２では、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比は、各主表面３０５及び３０５’近傍のピーク値から、単層複合不織布ウェブ４０２の厚さの半分（即ち、Ｈ／２）と定義される中心線４０１近傍の、これより低い値まで変化する。したがって、サブミクロン繊維の高濃度からサブミクロン繊維の低濃度へ向かう濃度勾配は、Ａ及びＡ’の各方向から発し中心線４０１に到る。
【００３８】
本開示を例示する更に別の代表的な複合不織布ウェブを図１ｃに示す。代表的な単層複合不織布ウェブ５０２は、メジアン直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団５００と、メジアン直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団５０４とを含む。繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、前記複合不織布ウェブ５０２は厚さＨを有し、１０％未満のソリディティを示す。
【００３９】
図１ｃの代表的実施形態では、サブミクロン繊維集団５００がマイクロファイバー集団５０４と混じり合い、単層複合不織布ウェブ５０２の（第１主表面５０５及び第２主表面５０５’からの、ウェブ厚さＨの約１／２の位置と定義される）中心線５０１の近傍に、不均質な繊維混合物を形成するように示している。単層複合不織布ウェブ５０２の、第１主表面５０５近傍で、サブミクロン繊維集団５００がより集中し、第２主表面５０５’の近傍で、マイクロファイバー集団５０４がより集中している。
【００４０】
サブミクロン繊維集団５００の濃度はまた、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比が、単層複合不織布ウェブ５０２の厚さに渡って、第１主表面５０５から第２主表面５０５’に向かって減少するように変化する。換言すれば、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比は、複合不織布ウェブ５０２の厚さＨに渡って変化する。図１ｃに図示する単層複合不織布ウェブ５０２では、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比は、主表面５０５近傍のピーク値から、単層複合不織布ウェブ５０２の厚さの半分（即ち、Ｈ／２）と定義される中心線５０１近傍の、これより低い値まで変化する。したがって、サブミクロン繊維の高濃度からサブミクロン繊維の低濃度への濃度勾配は、Ａ方向に存在する。
【００４１】
図１ｃに示す代表的実施形態においては、サブミクロン繊維集団５００が、マイクロファイバー集団５０４を含む下層の上に上層を形成している。図面に示していない別の代表的実施形態においては、マイクロファイバー集団５０４が、サブミクロン繊維集団５００を含む下層の上に上層を形成している。図面に示していない更なる代表的実施形態においては、サブミクロン繊維集団がマイクロファイバー集団と混じり合い、不均質な繊維混合物を含む単層複合不織布ウェブを形成している。
【００４２】
本開示を例示する更なる代表的な複合不織布ウェブを図１ｄに示す。代表的な多層複合不織布ウェブ６０２は、支持層６０４上に積層された図１ｃの代表的な単層複合不織布ウェブ５０２を含み、第２主表面５０５’が支持層に接触し（即ち、積層され）ている。代表的な単層複合不織布ウェブ５０２は、メジアン直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団５００と、メジアン直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団５０４とを含む。繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、前記複合不織布ウェブ５０２は厚さＨを有し、１０％未満のソリディティを示す。支持層６０４は厚さＨ’を有し、多層複合不織布ウェブ６０２は（Ｈ＋Ｈ’）の厚さを有する。
【００４３】
図１ｄの代表的実施形態では、サブミクロン繊維集団５００がマイクロファイバー集団５０４と混じり合い、単層複合不織布ウェブ５０２の（第１主表面５０５及び第２主表面５０５’からの、ウェブ厚さＨの約１／２の位置と定義される）中心線５０１の近傍に、不均質な繊維混合物を形成するように示している。単層複合不織布ウェブ５０２の、第１主表面５０５近傍で、サブミクロン繊維集団５００がより集中し、第２主表面５０５’の近傍で、マイクロファイバー集団５０４がより集中している。
【００４４】
サブミクロン繊維集団５００の濃度はまた、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比が、単層複合不織布ウェブ５０２の厚さに渡って、第１主表面５０５から第２主表面５０５’に向かって減少するように変化する。換言すれば、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比は、複合不織布ウェブ５０２の厚さＨに渡って変化する。したがって、サブミクロン繊維の高濃度からサブミクロン繊維の低濃度への濃度勾配は、Ａ方向に存在する。
【００４５】
図１ｄに図示する多層複合不織布ウェブ６０２では、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比は、主表面５０５近傍のピーク値から、単層複合不織布ウェブ５０２の厚さの半分（即ち、Ｈ／２）と定義される中心線５０１近傍の、これより低い値まで変化する。したがって、サブミクロン繊維集団５００は、マイクロファイバー集団５０４を含む下層の上に上層を形成し、単層複合不織布ウェブ５０２の第２主表面５０５’は支持層６０４に隣接して積層される。
【００４６】
本開示を例示する更に別の代表的な複合不織布ウェブを図１ｅに示す。図１ｅの代表的な多層複合不織布ウェブ７０２は、支持層７０４に隣接して位置する図１ｃの代表的な単層複合不織布ウェブ５０２を含み、第１主表面５０５が支持層７０４に接触し（即ち、積層され）ている。複合不織布ウェブ５０２は厚さＨを有し、１０％未満のソリディティを示す。支持層７０４は厚さＨ’を有し、多層複合不織布ウェブ７０２は（Ｈ＋Ｈ’）の厚さを有する。
【００４７】
特定の実施形態においては、図１ｃの単層複合不織布ウェブ５０２を、第１主表面５０５を支持層７０４に接触させる前に、中心線５０１回りに１８０°反転させてもよい。あるいは、支持層７０４上にサブミクロン繊維集団５００を形成し、このサブミクロン繊維集団５００にマイクロファイバー集団５０４を追加してもよい。
【００４８】
図１ｅの代表的実施形態では、サブミクロン繊維集団５００がマイクロファイバー集団５０４と混じり合い、単層複合不織布ウェブ５０２の（第１主表面５０５及び第２主表面５０５’からの、ウェブ厚さＨの約１／２の位置と定義される）中心線５０１の近傍に、不均質な繊維混合物を形成するように示している。単層複合不織布ウェブ５０２の、第１主表面５０５近傍で、サブミクロン繊維集団５００がより集中し、第２主表面５０５’の近傍で、マイクロファイバー集団５０４がより集中している。したがって、マイクロファイバーの高濃度からマイクロファイバーの低濃度への濃度勾配は、Ａ方向に存在する。
【００４９】
図１ｅに図示する多層複合不織布ウェブ７０２では、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比は、主表面５０５近傍のピーク値から、単層複合不織布ウェブ５０２の厚さの半分（即ち、Ｈ／２）と定義される中心線５０１近傍の、これより低い値まで変化する。したがって、マイクロファイバー集団５０４は、サブミクロン繊維集団５００を含む下層の上に上層を形成し、単層複合不織布ウェブ５０２の第１主表面５０５は支持層７０４に隣接して積層される。
【００５０】
図面に示していない別の代表的実施形態においては、サブミクロン繊維集団を含む下層の上にマイクロファイバーの上層を含む単層複合不織布ウェブを、支持層上に、単層複合不織布ウェブの主表面において少なくともサブミクロン繊維の一部が支持層に接触するようにして、積層することにより、多層複合不織布ウェブが形成されている。
【００５１】
図面に示していない更に別の代表的実施形態においては、マイクロファイバー集団と混じり合い支持層上に不均質な繊維混合物を形成するサブミクロン繊維集団を含む単層複合不織布ウェブを、支持層上に積層することにより、多層複合不織布ウェブが形成されている。更なる実施形態においては、図１ａ、１ｂ、又は１ｃのいずれかに示すような単層複合不織布ウェブを、単層複合ウェブの主表面（即ち、３０５、３０５’、４０５、４０５’、５０５、又は５０５’）が支持層に接触するようにして、支持層上に積層することにより、多層複合不織布ウェブが形成されている。更に、支持層は、支持層に接触する単層複合ウェブの第１表面の反対側で支持層に隣接又は近接する追加層及び／又は構成要素（図示せず）を有していてもよい。
【００５２】
多層複合不織布ウェブの先に述べた各実施形態において、「上層」という用語は図１ｄ及び１ｅに実際に例示する実施形態を表すものであることは言うまでもない。しかし、例示した多層複合不織布ウェブのいずれであっても、示されている中心線（即ち、図１ｄ及び１ｅの５０１）回りに１８０°反転させれば、上層として説明されていたものが下層となり得るが、本開示は例示の実施形態に対するこのような変更も含むものとする。更に、ある「層」という場合は、少なくとも１つの層を意味し、このため、多層複合不織布ウェブの例示の各実施形態は、本開示の範囲内で、１つ以上の（図示しない）追加層を含むことができる。更に、ある「層」という場合は、１つ以上の（図示しない）追加層を少なくとも部分的に覆う層を表すものとする。
【００５３】
本開示に係る複合不織布ウェブの先に説明した代表的実施形態のいずれの場合も、単層複合不織布ウェブはある坪量を示すが、これはウェブの特定の最終用途に応じて変化させればよい。通常は、単層複合不織布ウェブは、平方メートル当たり約１０００グラム（ｇｓｍ）未満の坪量を有する。幾つかの実施形態においては、単層複合不織布ウェブは、約１．０ｇｓｍ〜約５００ｇｓｍの坪量を有する。別の実施形態においては、単層複合不織布ウェブは、約１０ｇｓｍ〜約３００ｇｓｍの坪量を有する。
【００５４】
坪量と同様に、単層複合不織布ウェブはある厚さを示すが、これはウェブの特定の最終用途に応じて変化させればよい。通常は、単層複合不織布ウェブは、約３００ミリメートル（ｍｍ）未満の厚さを有する。幾つかの実施形態においては、単層複合不織布ウェブは、約０．５ｍｍ〜約１５０ｍｍの厚さを有する。別の実施形態においては、単層複合不織布ウェブは、約１．０ｍｍ〜約５０ｍｍの厚さを有する。
【００５５】
本開示に係る代表的複合不織布ウェブの様々な構成要素についてこれより説明する。
【００５６】
Ｂ．複合不織布ウェブの構成要素
一様態において、本開示は、メジアン直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団と、メジアン直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団とを含む、複合不織布ウェブに関する。繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、前記複合不織布ウェブは厚さを有し、１０％未満のソリディティを示す。
【００５７】
配向繊維とは、繊維中で分子が配向された繊維である。ポリマー繊維として、完全配向又は部分配向されたものが知られ、市販されている。繊維の配向は、複屈折、熱収縮、Ｘ線散乱、及び弾性係数を含む数々の方法で計測することができる（例えば、Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｚｅｈｅｖ Ｔａｄｍｏｒ ａｎｄ Ｃｏｓｔａｓ Ｇｏｇｏｓ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９７９，ｐｐ．７７〜８４を参照）。結晶質材料及び非晶質材料はいずれも、結晶化とは独立して分子配向を示すことができるため、分子配向を結晶化度とは区別して言及することが重要である。したがって、メルトブロー法又は電界紡糸法により製造された、商業的に知られているサブミクロン繊維が配向されていなくても、これらの工程を用いて繊維に分子配向性を与える方法が知られている。しかし、Ｔｏｒｏｂｉｎ（例えば、米国特許第４，５３６，３６１号参照）に記載の方法は、分子配向繊維の製造用としては示されていない。
【００５８】
更に、単層複合不織布ウェブ内でマイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比を制御することによりソリディティを１０％未満に制御する、又は、支持層を用いてソリディティの低い多層複合不織布ウェブを提供することは、これまでに知られていない。
【００５９】
本開示の複合不織布ウェブは、以下の構成要素の１つ以上を含むことができる。
【００６０】
１．サブミクロン繊維構成要素
本開示の複合不織布ウェブは、図１ａに示す代表的複合不織布ウェブ３０２のサブミクロン繊維構成要素３００のような、１つ以上の微細サブミクロン繊維構成要素を含むことができる。幾つかの実施形態においては、好ましい微細サブミクロン繊維構成要素は、メジアン繊維直径が１マイクロメートル（μｍ）未満の繊維を含む、サブミクロン繊維構成要素である。幾つかの代表的実施形態においては、サブミクロン繊維構成要素は、約０．２μｍ〜約０．９μｍの範囲のメジアン繊維直径を有する繊維を含む。別の代表的実施形態においては、サブミクロン繊維構成要素は、約０．５μｍ〜約０．７μｍの範囲のメジアン繊維直径を有する繊維を含む。
【００６１】
本開示において、所定のサブミクロン繊維構成要素中の繊維の「メジアン繊維直径」は、例えば走査型電子顕微鏡を用いることによって、繊維構造の画像を１つ以上作製すること、１つ以上の画像において明確に視認できる繊維を測定し、総数ｘの繊維直径を得ること、及び、前記ｘ個の繊維直径のメジアン繊維直径を算出することによって求められる。通常、ｘは約５０より多く、望ましくは約５０〜約２００の範囲である。
【００６２】
幾つかの実施形態において、サブミクロン繊維構成要素は１つ以上のポリマー材料を含むことができる。好適なポリマー材料は、ポリプロピレン及びポリエチレンなどのポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリアミド（ナイロン−６及びナイロン−６，６）、ポリウレタン、ポリブテン、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルフォン、液晶ポリマー、ポリエチレン−コ−ビニルアセテート、ポリアクリロニトリル、環状ポリオレフィン、ポリオキシメチレン、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、及びこれらの組合せを含むが、これらに限られない。
【００６３】
サブミクロン繊維構成要素は、上述のポリマー又は共重合体のいずれかを含む単一成分繊維を含むことができる。この代表的実施形態では、単一成分繊維は、後述する添加物を含有してよいが、上述のポリマー材料から選択される単繊維形成材料を含む。更に、この実施形態では、単一成分繊維は、典型的には、１つ以上の添加物を２５重量％まで有する上述のポリマー材料のうちいずれか１つを少なくとも７５重量％含む。望ましくは、単一成分繊維は、上述のポリマー材料のうちいずれか１つを少なくとも８０重量％、より望ましくは少なくとも８５重量％、少なくとも９０重量％、少なくとも９５重量％、更に１００重量％までを含み、ここで、重量はいずれも繊維の総重量を基準とする。
【００６４】
サブミクロン繊維構成要素はまた、（１）上述のポリマー材料のうち２つ以上と、（２）後述の添加物を１つ以上と、から形成される多成分繊維を含んでもよい。本明細書で使用する場合「多成分繊維」という用語は、２つ以上のポリマー材料から形成される繊維を指すために用いられる。好適な多成分繊維構造は、芯鞘型構造、並列構造、海島型構造（例えば、日本の岡山県、株式会社クラレが製造する繊維）を含むが、これらに限られない。
【００６５】
多成分繊維から形成されるサブミクロン繊維構成要素の場合、望ましくは、多成分繊維は、繊維の総重量を基準として、（１）上述のポリマーのうち２つ以上を約７５〜約９９重量％、及び（２）１つ以上の追加の繊維形成材料を約２５〜約１重量％含む。
【００６６】
２．マイクロファイバー構成要素
本開示の複合不織布ウェブは、図１ａに示す代表的複合不織布ウェブ３０２のマイクロファイバー構成要素３０４のような、１つ以上の粗い繊維構成要素を含む。幾つかの実施形態においては、好ましい粗い繊維構成要素は、少なくとも１μｍのメジアン繊維直径を有する繊維を含むマイクロファイバー構成要素である。幾つかの代表的実施形態においては、マイクロファイバー構成要素は、約２μｍ〜約１００μｍの範囲のメジアン繊維直径を有する繊維を含む。別の代表的実施形態においては、マイクロファイバー構成要素は、約５μｍ〜約５０μｍの範囲のメジアン繊維直径を有する繊維を含む。
【００６７】
本開示において、所定のマイクロファイバー構成要素中の繊維の「メジアン繊維直径」は、例えば走査型電子顕微鏡を用いることによって、繊維構造の画像を１つ以上作製すること、前記１つ以上の画像において明確に視認できる繊維を測定し、総数ｘの繊維直径を得ること、及び前記ｘ個の繊維直径のメジアン繊維直径を算出することによって求められる。通常、ｘは約５０より多く、望ましくは約５０〜約２００の範囲である。
【００６８】
幾つかの実施形態において、マイクロファイバー構成要素は１つ以上のポリマー材料を含むことができる。一般に、マイクロファイバーの調製にはいずれかの繊維形成ポリマー材料を使用できるが、普通、この繊維形成材料は半結晶性であるのが好ましい。繊維形成に一般に使用されるポリマー、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン及びウレタンが特に有用である。ウェブは、ポリスチレンなどの非晶質ポリマーからも調製されてきた。本明細書中に列記する特定のポリマーは単なる例に過ぎず、広範な種類の他のポリマー材料又は繊維形成材料が有用である。
【００６９】
好適なポリマー材料は、ポリプロピレン及びポリエチレンなどのポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリアミド（ナイロン−６及びナイロン−６，６）、ポリウレタン、ポリブテン、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルフォン、液晶ポリマー、ポリエチレン−コ−ビニルアセテート、ポリアクリロニトリル、環状ポリオレフィン、ポリオキシエチレン、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、及びこれらの組合せを含むが、これらに限られない。
【００７０】
本開示の代表的実施形態に係る不織布マイクロファイバーは、様々な天然の繊維形成材料を用いて製造することもできる。好ましい天然材料は、ビチューメン又はピッチ（例えば炭素繊維製造用）を含み得る。繊維形成材料は、溶融形態、又は、適切な溶媒に担持させることができる。また、反応性モノマーを用い、ダイに向かい又は通過しながら互いに反応させることもできる。不織布ウェブは、一層内に繊維の混合物を含有してもよいし（例えば、共通のダイ先端部を有する２つの近接するダイキャビティを用いて製造される）、複数層を含有してもよいし（例えば、積層配置された複数のダイキャビティを用いて製造される）、又は、多成分繊維の１つ以上の層を含有してもよい（例えば米国特許第６，０５７，２５６号（Ｋｒｕｅｇｅｒら）に記載のもの）。
【００７１】
繊維はまた、複数材料の混合物から形成されてもよく、これは顔料や染料などの特定の添加剤が混合された材料を含む。二成分サブミクロン繊維と同様に、例えば芯鞘型又は並列型の二成分繊維のような二成分マイクロファイバーを調製することができる（本明細書で使用する場合の「二成分」とは、２つ以上の構成成分を有し、各構成成分が繊維断面積の一部を占め、繊維の実質的な長さに渡って延びている繊維を含む）。但し、本開示の代表的実施形態は、単一成分繊維（繊維は断面に渡って本質的に同じ組成を有するが、「単一成分」とは混合物又は添加剤含有材料を含み、実質的に均一な組成の連続相が断面に渡り、かつ繊維の長さに渡って延びている）について特に有用及び有益であり得る。他の利益のなかでも、単一成分繊維を使用可能であることにより、製造の複雑さが緩和され、ウェブ使用に対する制限がより少なくなる。
【００７２】
上述の繊維形成材料に加えて、繊維溶融物に様々な添加物を添加し、押し出し成形して、添加物を繊維に組み込んでもよい。典型的には、添加物の量は、繊維の総重量を基準として、約２５重量％未満、望ましくは約５．０重量％までである。好適な添加物は、微粒子、充填剤、安定剤、可塑剤、粘着付与剤、流動性調整剤、硬化速度遅延剤、接着促進剤（シラン、チタン酸塩など）、補助剤、衝撃改質剤、発泡性微小球、熱伝導性粒子、電気伝導性粒子、シリカ、ガラス、粘土、タルク、顔料、着色剤、ガラスビーズ又はバブル、酸化防止剤、蛍光増白剤、抗菌剤、界面活性剤、難燃剤、及びフッ素性化学物質を含むが、これらに限られない。
【００７３】
上述の添加物のうち１つ以上を用いて、得られる繊維及び層の重量及び／又はコストを低減してもよく、粘度を調整してもよく、又は繊維の熱的特性を変性してもよく、あるいは電気特性、光学特性、密度に関する特性、防液特性若しくは接着剤の粘着性に関する特性を含む、添加物の物理特性活性に由来する様々な物理特性を付与してもよい。
【００７４】
３．任意の支持層
本開示の複合不織布ウェブは、図１ｄに示す代表的多層複合不織布ウェブ６０２の支持層６０４のような支持層を更に含むことができる。支持層が存在する場合はこれが、複合不織布製品の強度の大部分を提供することができる。幾つかの実施形態では、上述のサブミクロン繊維構成要素は、強度が非常に低い傾向があり、通常の取り扱い中に損傷する可能性がある。サブミクロン繊維構成要素を支持層に取り付けることで、低ソリディティを保持しこれによりサブミクロン繊維構成要素の所望の吸収特性を保持しながら、サブミクロン繊維構成要素に強度を与える。多層複合不織布ウェブ構造も同様に、更なる処理に対する十分な強度を提供することができ、この処理は例えば、ウェブのロール形状への巻回、ウェブのロールからの取り外し、成形、ひだ付け、折り畳み、ステープル留め、製織などを含むが、これらに限られない。
【００７５】
本開示では様々な支持層を使用することができる。好適な支持層は、不織布、織布、編布、発泡体層、フィルム、紙の層、裏面粘着層、箔、メッシュ、弾性布（即ち、弾性特性を有する上述の織布、編布、若しくは不織布のうちいずれか）、有孔ウェブ、粘着層、又はこれらの組み合わせを含むが、これらに限られない。代表的な一実施形態では、支持層はポリマー不織布を含む。好適なポリマー不織布は、スパンボンド布、メルトブローン布、短繊維長繊維（即ち、約１００ｍｍ未満の繊維長を有する繊維）のカードウェブ、ニードルパンチ布、スプリットフィルムウェブ、水流絡合ウェブ、エアレイド短繊維ウェブ、又はこれらの組み合わせを含むが、これらに限られない。特定の代表的実施形態においては、支持層が、短繊維を結合させたウェブを含む。更に後述するように、例えば熱結合、接着剤結合、粉末バインダ結合、水流交絡、ニードルパンチ、カレンダ加工、又はこれらの組み合わせを用いて結合を実施することができる。
【００７６】
支持層は、複合不織布製品の特定の最終用途に応じた坪量及び厚さを有することができる。本開示の幾つかの実施形態では、複合不織布製品の全体の坪量及び／又は厚さを最小限に維持するのが望ましい。別の実施形態では、全体の最小坪量及び／又は厚さが所定の用途において要求される場合がある。典型的には、支持層は、平方メートル当たり約１５０グラム（ｇｓｍ）未満の坪量を有する。幾つかの実施形態では、支持層の坪量は約５．０ｇｓｍ〜約１００ｇｓｍである。別の実施形態では、支持層の坪量は約１０ｇｓｍ〜約７５ｇｓｍである。
【００７７】
坪量と同様に、支持層はある厚さを有することができ、この厚さは、複合不織布製品の特定の最終用途に応じて変わる。典型的には、支持層の厚さは約１５０ミリメートル（ｍｍ）未満である。幾つかの実施形態では、支持層の厚さは約１．０ｍｍ〜約３５ｍｍである。別の実施形態では、支持層の厚さは約２．０ｍｍ〜約２５ｍｍである。
【００７８】
特定の代表的実施形態においては、支持層は、マイクロファイバー構成要素、例えば複数のマクロファイバーを含んでもよい。このような実施形態においては、上述のサブミクロン繊維集団を直接マイクロファイバー支持層に堆積して、多層複合不織布ウェブを形成するのが望ましい場合がある。所望により、上述のマイクロファイバー集団をマイクロファイバー支持層上に、サブミクロン繊維集団と共に又はこれの上に堆積してもよい。特定の代表的実施形態においては、支持層を成す複数のマイクロファイバーが、上層を形成するマイクロファイバー集団と組成的に同一である。
【００７９】
サブミクロン繊維構成要素は、所定の支持層に恒久的又は一次的に結合させてもよい。本開示の幾つかの実施形態では、サブミクロン繊維構成要素は、支持層に恒久的に結合される（即ち、サブミクロン繊維構成要素は支持層に、これに恒久的に結合することを意図して取り付けられる）。
【００８０】
本開示の幾つかの実施形態では、上述のサブミクロン繊維構成要素を、例えば剥離ライナーのような支持層に一時的に（即ち、取り外し可能に）結合してもよい。このような実施形態では、サブミクロン繊維構成要素を、一時的支持層上に所望の長さの時間、支持し、所望により一時的支持層上で更に処理した後、第２の支持層に恒久的に結合してもよい。
【００８１】
本開示の代表的な一実施形態では、支持層は、ポリプロピレン繊維を含むスパンボンド布を含む。本開示の更なる代表的実施形態では、支持層は、短繊維長の繊維のカードウェブを含み、この場合、短繊維長の繊維は、（ｉ）低融点繊維又はバインダ繊維と、（ｉｉ）高融点繊維又は構造繊維とを含む。バインダ繊維の融点と構造繊維の融点との差は１０℃より大きい場合があるが、典型的にはバインダ繊維の融点は、構造繊維の融点より少なくとも１０℃低い。好適なバインダ繊維は、上述のポリマー繊維のうちのいずれかを含むが、これらに限られない。好適な構造繊維は、上述のポリマー繊維のうちのいずれか、並びにセラミック繊維、ガラス繊維、及び金属繊維などの無機繊維、並びにセルロース繊維などの有機繊維を含むが、これらに限られない。
【００８２】
現段階で好ましい特定の実施形態においては、支持層は、短繊維長繊維のカードウェブを含み、この場合、短繊維長繊維は、ＰＥＴ単一成分短繊維、及びＰＥＴ／ｃｏＰＥＴ二成分短繊維の混合物を含む。現段階で好ましい一実施形態においては、支持層は、短繊維長繊維のカードウェブを含み、この場合、短繊維長繊維は、（ｉ）二成分バインダ繊維（カンザス州ウィチタのインビスタ社（Invista, Inc.））から市販されているインビスタＴ２５４（Invista T254）繊維）（１２ｄ×３．８ｃｍ（１．５インチ））約２０重量％と、（ｉｉ）構造繊維（インビスタＴ２９３（Invista T293）ＰＥＴ繊維（３２ｄ×７．６ｃｍ（３インチ）））約８０重量％とを含む。
【００８３】
上述のように、支持層は、１つ以上の層を互いに組み合わせて含んでもよい。代表的な一実施形態では、支持層は、不織布又はフィルムなどの第１層と、サブミクロン繊維構成要素とは反対側の第１層上の接着剤層とを含む。この実施形態では、接着剤層は、第１層の外表面の一部又は全体を覆っていてもよい。接着剤は、感圧接着剤、熱活性化接着剤などを含む既知の接着剤のいずれを含んでいてもよい。接着剤層が感圧接着剤を含む場合は、複合不織布製品は、感圧接着剤を一時的に保護するため剥離ライナーを更に含んでいてもよい。
【００８４】
４．任意の追加層
本開示の複合不織布ウェブは、サブミクロン繊維構成要素、支持層、又はこの双方と組み合わせて、追加層を含んでいてもよい。サブミクロン繊維構成要素の外表面の上側又は下側（例えば、図１ｄの単層複合不織布ウェブ５０２の第１主表面５０５上側）や、支持層の外表面の下側（例えば、図１ｄの第２主表面５０５’と反対側である支持層６０４の下側）、又はこの双方に、１つ以上の追加層が存在していてもよい。
【００８５】
好適な追加層は、色含有層（例えば、印刷層）、上述の支持層のうちいずれか、別個のメジアン繊維直径及び／又は物理的組成を有する１つ以上の追加のサブミクロン繊維構成要素、絶縁性能を向上させるための１つ以上の二次微細サブミクロン繊維層（例えば、メルトブローンウェブ又はガラス繊維布）、発泡体、微粒子層、箔層、フィルム、装飾布層、膜（即ち、透析膜、逆浸透性膜など、透過性を制御されたフィルム）、網製品、メッシュ、配線網状組織及び管状の網状組織（即ち、電気伝達用のワイヤー層、若しくは、様々な流体搬送用の管／パイプ群、例えば、電気毛布用の配線網状組織、及び冷却毛布内を流れる冷却剤用の管状の網状組織、の層）、又はこれらの組み合わせを含むが、これらに限られない。
【００８６】
５．任意の取付手段
特定の代表的実施形態においては、本開示の複合不織布ウェブは、複合不織布製品を基材に取り付けることができるよう１つ以上の取付手段を更に備えていてもよい。上述のように、複合不織布製品は接着剤を用いて取り付けてもよい。接着剤に加えて、その他の取付手段を使用してもよい。好適な取付手段は、ネジ、釘、クリップ、ステープル、ステッチ、ねじ切り、フック及びループ材料などの任意の機械的ファスナを含むが、これらに限られない。
【００８７】
１つ以上の取付手段を用いて、複合不織布製品を様々な基材に取り付けることができる。代表的な基材は、自動車の構成要素、自動車の内装（即ち、乗員室部分、モーター部分、トランクなど）、建物の壁面（即ち、内装の壁面若しくは外装の壁面）、建物の天井（即ち、室内の天井面若しくは屋外の天井面）、建物の壁若しくは天井形成用建設材料（天井タイル、木材要素、石膏ボードなど）、部屋の仕切り、金属板、ガラス基材、ドア、窓、機械の構成要素、電気製品の構成要素（即ち、室内用電気機器表面若しくは屋外用電気機器表面）、パイプ若しくはホースの表面、コンピューター若しくは電気機器、音響録音若しくは再生装置、電気製品、コンピューター等のハウジング若しくはケースを含むが、これらに限られない。
【００８８】
Ｃ．複合不織布ウェブの製造方法
本開示はまた、複合不織布ウェブの製造方法も対象としている。別の様態においては、本開示は、メジアン繊維直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団を形成し、メジアン繊維直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団を形成し、前記サブミクロン繊維及びマイクロファイバーを混合して複合不織布ウェブとすることにより複合不織布ウェブを製造する方法に関する。繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、前記複合不織布ウェブは厚さを有し、１０％未満のソリディティを示す。
【００８９】
配向繊維を製造することができる工程は、配向フィルムフィラメント形成、溶融紡糸、プレキシフィラメント形成、スパンボンド、湿式紡糸、及び乾式紡糸を含む。好適な配向繊維製造方法は、当該技術分野においても知られている。（例えば、Ｚｉａｂｉｃｋｉ，Ａｎｄｒｚｅｊ，Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｆｉｂｒｅ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ：Ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｏｆ Ｆｉｂｒｅ Ｓｐｉｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｒａｗｉｎｇ，Ｗｉｌｅｙ，Ｌｏｎｄｏｎ，１９７６を参照）。初期の繊維形成中に繊維内に配向を与える必要はなく、繊維形成後に与えることができ、最も一般的には延伸又は延展工程を用いて行なわれる。
【００９０】
幾つかの代表的実施形態において、複合不織布ウェブは、サブミクロン不織布繊維に支持構造を与える、より粗いマイクロファイバーに混じり合ったサブミクロン繊維により形成されていてもよい。支持構造は、微細サブミクロン繊維を好ましい低ソリディティ形態で支持するための弾性及び強度を与えることができる。支持構造は、様々な異なる構成要素から、単一で又は組み合わせて、作製することができる。支持構成要素の例としては、例えばマイクロファイバー、不連続配向繊維、天然繊維、多孔質発泡材料、及び連続又は不連続の非配向繊維が挙げられる。
【００９１】
代表的な一実施形態においては、マイクロファイバー流を形成し、サブミクロン繊維流を別個に形成してマイクロファイバー流に加えて、複合不織布ウェブを形成する。別の代表的実施形態においては、サブミクロン繊維流を形成し、マイクロファイバー流を別個に形成してサブミクロン繊維流に加えて、複合不織布ウェブを形成する。これらの代表的実施形態においては、サブミクロン繊維流及びマイクロファイバー流の一方又は双方が配向されている。更に別の実施形態においては、配向サブミクロン繊維流を形成し、例えば米国特許第４，１１８，５３１号（Ｈａｕｓｅｒ）に記載の方法を用いて、不連続マイクロファイバーをサブミクロン繊維流に加える。
【００９２】
幾つかの代表的実施形態においては、複合不織布ウェブの製造方法は、サブミクロン繊維集団及びマイクロファイバー集団を、繊維流の混合、水流交絡、湿式形成、プレキシフィラメント形成、又はこれらの組み合わせにより混合して複合不織布ウェブとすることを含む。サブミクロン繊維集団のマイクロファイバー集団への混合には、一方又は双方の種類の繊維の複数流を用いることができ、これらの繊維流をいかなる順序で混合してもよい。複合不織布ウェブはこのようにして、様々な所望の濃度勾配及び／又は層構造を示すように形成される。
【００９３】
例えば、特定の代表的実施形態において、サブミクロン繊維集団を、マイクロファイバー集団と混合して不均質の繊維混合物を形成することができる。別の代表的実施形態においては、サブミクロン繊維集団を、マイクロファイバー集団を含む下層の上に上層として形成してもよい。別の特定の代表的実施形態においては、マイクロファイバー集団を、サブミクロン繊維集団を含む下層の上に上層として形成してもよい。
【００９４】
別の代表的実施形態において、複合不織布製品は、任意でマイクロファイバーを含む支持層の上にサブミクロン繊維集団を堆積することにより形成して、支持層又は基材上にサブミクロン繊維集団を形成してもよい。本方法は、任意でポリマーマイクロファイバーを含む支持層を、メジアン繊維直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維の繊維流中に通す工程を含んでもよい。繊維流中を通過している間に、サブミクロン繊維を支持層に堆積させ、一時的又は恒久的に支持層に結合することができる。繊維が支持層上に堆積された後は、繊維を任意で互いに結合させてもよく、更に、支持層上で硬化させてもよい。
【００９５】
現時点で好ましい特定の実施形態においては、サブミクロン繊維集団を、マイクロファイバー集団の少なくとも一部を含む任意の支持層と混合する。現時点で好ましい別の実施形態においては、サブミクロン繊維集団を任意の支持層と混合し、次いで、マイクロファイバー集団の少なくとも一部と混合する。
【００９６】
１．サブミクロン繊維の形成
サブミクロン繊維の製造及び堆積には数々の方法を用いることができ、これはメルトブロー法、溶融紡糸、電界紡糸、ガスジェットフィブリル化法、又はこれらの組み合わせを含むが、これらに限られない。特に好適な方法は、米国特許第３，８７４，８８６号（Ｌｅｖｅｃｑｕｅら）、同第４，３６３，６４６号（Ｔｏｒｏｂｉｎ）、同第４，５３６，３６１号（Ｔｏｒｏｂｉｎ）、同第５，２２７，１０７号（Ｄｉｃｋｅｎｓｏｎら）、同第６，１８３，６７０号（Ｔｏｒｏｂｉｎ）、同第６，７４３，２７３号（Ｃｈｕｎｇら）、同第６，８００，２２６号（Ｇｅｒｋｉｎｇ）、及びドイツ特許第１９９２９７０９Ｃ２号（Ｇｅｒｋｉｎｇ）に開示の方法を含むが、これらに限られない。
【００９７】
好適なサブミクロン繊維形成方法はまた、電界紡糸方法、例えば米国特許第１，９７５，５０４号（Ｆｏｒｍｈａｌｓ）に記載の方法も含む。他の好適なサブミクロン繊維形成方法は、米国特許第６，１１４，０１７号（Ｆａｂｂｒｉｃａｎｔｅら）、同第６，３８２，５２６Ｂ１号（Ｒｅｎｅｋｅｒら）、及び同第６，８６１，０２５Ｂ２号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）に記載されている。
【００９８】
本開示の複合不織布ウェブの製造方法は、上述のポリマー材料のいずれかより形成される繊維を含有するサブミクロン繊維構成要素の形成に用いることができる。典型的には、サブミクロン繊維形成方法の工程は、熱形成可能な材料を約１３０℃〜約３５０℃の範囲の溶融押出温度で溶融押出することを伴う。ダイアセンブリ及び／又は同軸ノズルアセンブリ（例えば上で参照したＴｏｒｏｂｉｎの方法を参照）は、紡糸口金及び／又は同軸ノズルの集合を含み、溶融した熱形成可能材料がこれらを通過して押し出される。代表的な一実施形態では、同軸ノズルアセンブリは配列状に形成された同軸ノズルの集合を含み、複数の繊維流が支持層又は基材上に押し出される。例えば、米国特許第４，５３６，３６１号（図２）及び同第６，１８３，６７０号（図１及び２）を参照）。
【００９９】
２．マイクロファイバーの形成
マイクロファイバー集団の製造及び堆積には数々の方法を用いることができ、これはメルトブロー法、溶融紡糸、フィラメント押出、プレキシフィラメント形成、スパンボンド、湿式紡糸、乾式紡糸、又はこれらの組み合わせを含むが、これらに限られない。好適なマイクロファイバー形成方法は、米国特許第６，３１５，８０６号（Ｔｏｒｏｂｉｎ）、同第６，１１４，０１７号（Ｆａｂｂｒｉｃａｎｔｅら）、同第６，３８２，５２６Ｂ１号（Ｒｅｎｅｋｅｒら）、及び同第６，８６１，０２５Ｂ２号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）に記載されている。あるいは、マイクロファイバー集団を、例えば米国特許第４，１１８，５３１号（Ｈａｕｓｅｒ）に記載の方法を用いて、形成又は短繊維に加工し、サブミクロン繊維集団に混合してもよい。特定の代表的実施形態においては、マイクロファイバー集団は、後述するように、熱結合、接着剤結合、粉末バインダ結合、水流交絡、ニードルパンチ、カレンダ加工、又はこれらの組み合わせを用いて結合させたマイクロファイバーのウェブを含んでいてもよい。
【０１００】
３．複合不織布ウェブ形成装置
図２〜６は、複合不織布ウェブを形成する代表的装置の一部として、本開示の様々な実施形態を実施する例示の装置を示す。図２は全体の概略側面図であり、図２及び３は図２の装置の繊維形成部分の拡大図である。図４及び５は図２に示される装置の他の部分の拡大図である。図７は図１及び５に示す装置の斜視図である。
【０１０１】
図２に概ね示すように、マイクロファイバー形成装置２にて連続マイクロファイバーの流れ１を調製し、捕集装置３へと向かわせる。マイクロファイバー形成装置２と捕集装置３との間の経路上で、流れ１はサブミクロン繊維形成装置１０１から射出されるサブミクロン繊維の流れ１００に遮断される。図２の仮想線で示すように、任意でサブミクロン繊維の第２の流れ１００ａをサブミクロン繊維形成ダイ１０１ａからマイクロファイバー流へ導入してもよい。双方の流れは後に詳述するように合流し、マイクロファイバー集団及びサブミクロン繊維集団が混合した（図１ｂに図示するような）混合複合不織布ウェブ４０２として、少なくとも１つの繊維集団が配向され、複合不織布ウェブ４０２が厚さを有し１０％以下のソリディティを示すようにして、捕集装置３上に堆積される。
【０１０２】
図２に示すように、複合不織布ウェブ４０２を連続スクリーン型コレクタ１９上で移送し、任意のサブミクロン繊維形成ダイ１０１ｂを通過させながら、任意でサブミクロン繊維の第３の流れ１００ｂをマイクロファイバー流に導入してもよい。あるいは、サブミクロン繊維形成ダイ１０１ｂを単独で、又は、任意のサブミクロン繊維形成ダイ１０１ａ及び／又はサブミクロン繊維形成ダイ１０１の一方又は両方と組み合わせて、サブミクロン繊維の形成に用いてもよい。
【０１０３】
図２に示すようなベルト型コレクタ１９のような連続スクリーン型コレクタ上や、スクリーンで覆われたドラム上（図示せず）、又は、当該分野で知られた代替の方法を用いて、複合不織布ウェブを捕集することにより、本発明の代表的実施形態を実施することができる。１つの代表的な代替捕集方法においては、ＰＣＴ国際公開特許第ＷＯ２００４／０４６４４３号（Ｏｌｓｏｎら）に示され、記載されるように、マイクロファイバー及びサブミクロン繊維が合流した流れを２つのコレクタ間の間隙に向けることによってウェブを捕集することができ、そこでＣ型形状の繊維を有するウェブを得ることができる。
【０１０４】
図２のマイクロファイバー形成装置２は、本開示の特定の実施形態を実施するのに使用される１つの代表的な装置である。この装置を使用する際は、ポリマー繊維形成材料をホッパー１１に導入し、押出成形機１２にて材料を溶融し、ポンプ１３を介し押出ヘッド１０に溶融材料をポンプ輸送することにより、この例示の装置の押出ヘッド１０に繊維形成材料が供給される。ペレット状又は他の粒子状形態の固体ポリマー材料を使用し、液体のポンプ輸送可能な状態に溶融するのが最も一般的であるが、他の繊維形成液体、例えばポリマー溶液を使用することもできる。
【０１０５】
押出ヘッド１０は、一般に、規則的なパターン、例えば、直列に配列された複数の開口部を備える、従来の紡糸口金又は紡糸パックとすることができる。押出ヘッドから繊維形成液のフィラメント１５が押し出され、処理チャンバ又は任意の細径化器１６に搬送される。押し出されたフィラメント１５が任意の細径化器１６に達するまでに進む距離１７は、フィラメント１５が暴露される条件と同様に、変化させることができる。通常は、押し出されたフィラメント１５の温度を低下させるために、空気又は他の気体の急冷流１８が押し出されたフィラメントに与えられる。あるいは、繊維の延伸を容易にするために空気又は他の気体の流れを加熱してもよい。
【０１０６】
幾つかの代表的実施形態においては、空気又は他の流体の流れは１つ以上、例えば、押出しの際に放出される不要なガス状物質又は蒸気を除去することができるよう、フィラメント流を横切るよう吹き出す第１の空気流、及び主目的である温度低下を実現するための第２の急冷空気流１８ｂなどであってよい。更に別の急冷流を使用してもよく、例えば図２の１８ｂで示す流れは、これ自体が複数の流れを含んで所望の急冷レベルを達成してもよい。使用される工程又は最終製品の所望形態によっては、押し出されたフィラメント１５を任意の細径化器１６に到達する前に凝固させるのに前記急冷空気で足る場合がある。または、押し出されたフィラメントが任意の細径化器に進入する時に依然として軟化又は溶融状態にある場合もある。あるいは、押出ヘッド１０と任意の細径化器１６との間の周囲空気又は他の流体が、押し出されたフィラメントが細径化器に進入する前に、これに何らかの変化を起こさせる媒体であり得るような場合には、急冷流は使用しない。
【０１０７】
フィラメント１５は任意の細径化器１６を通過し、後に詳述するように、最終的にコレクタ１９上に吐出され、繊維塊２０として捕集される。コレクタ１９は一般に多孔質であり、繊維のコレクタ上への堆積を促進するため、気体回収装置１４をコレクタ下方に位置決めすることができる。任意の細径化器の出口とコレクタとの間の距離２１は変更して異なる効果を得ることができる。
【０１０８】
任意の細径化器では、フィラメントが延長されて縮径し、フィラメント中のポリマー分子が配向される。即ち、繊維中のポリマー分子の少なくとも一部が繊維の長手方向軸に沿って整列される。半結晶性ポリマーの場合は一般に、歪誘起結晶度を発現させるには配向で十分であり、この結果得られる繊維は強度が大幅に向上する。図３は、本開示のウェブに特に有用なマイクロファイバーの調製用の代表的な任意の細径化器１６の拡大側面図である。任意の細径化器１６は、間に処理チャンバ２４を画定するよう分割された、２つの可動半分割部又は側部１６ａ及び１６ｂを含む。側部１６ａ及び１６ｂの対向面がチャンバ壁を形成している。図４は、代表的な任意の細径化器１６及びその装着支持構造の一部を異なる寸法で示す平面図及び一部概略図である。図４の平面図から分かるように、処理又は細径化チャンバ２４は、概して細長いスロットであり、（任意の細径化器を通過するフィラメントの移動経路に対して横断方向の）横方向の長さ２５を有する。
【０１０９】
２つの半分割部又は側部として設けられるものの、任意の細径化器は１つの一体的装置として機能し、まずその一体の形態について説明する（図２及び３に示す構造は代表例に過ぎず、様々な異なる構成を使用することができる）。代表的な任意の細径化器１６は、細径化チャンバ２４の入口空間又は喉部２４ａを画定する傾斜した入口壁２７を含む。入口壁２７は、好ましくは入口縁又は表面２７ａで湾曲し、押し出されたフィラメント１５を運ぶ空気流の進入を円滑にする。壁２７は本体部分２８に取り付けられ、本体部分２８と壁２７との間に間隙３０を形成するために、凹領域２９を設けてもよい。導管３１を通して間隙３０内に空気を導入し、任意の細径化器を通過移動するフィラメントの速度を増大させると共にフィラメントに対する更なる急冷効果をも有するエアナイフ（矢印３２で示す）を形成することができる。任意の細径化器本体２８は、好ましくは２８ａで湾曲し、エアナイフ３２から通路２４への空気の通過を円滑にする。任意の細径化器本体の表面２８ｂの角度（α）は、任意の細径化器を通過するフィラメント流にエアナイフが衝突する所望の角度を決定するように選択することができる。エアナイフはチャンバの入口付近ではなく、チャンバ内のより遠方に配設されてもよい。
【０１１０】
図３は本開示の実施形態の実施に有用であり得る代表的な細径化チャンバを示す。任意の細径化器１６は、任意の細径化器の長手方向の長さ（細径化器の長手方向軸２６に沿う寸法を軸方向長さと呼ぶ）に渡って均一な間隙幅（任意の細径化器の２つの側部の間の、図３の紙面における水平方向の距離３３を本明細書では間隙幅と呼ぶ）を有することができる細径化チャンバ２４を含んでもよい。あるいは、図３に示すように、間隙幅は、任意の細径化チャンバの長さに沿って変化してもよい。異なる実施形態においては、細径化チャンバは、直線状又は平坦な壁によって画定され、このような実施形態においては、壁間の空間はそれらの長さに渡って一定であってもよく、又は、壁が細径化チャンバの軸方向長さに渡って僅かに分岐若しくは収束していてもよい（マイクロファイバー流を広げる傾向があるので好ましい）。これら全ての場合において、厳密な平行位置からの偏差は比較的僅かであるため、本明細書では細径化チャンバを画定する壁は平行であるとみなす。図３に示すように、通路２４の長手方向の長さの主要部分を画定する壁は、本体部分２８とは別個でこれに取り付けられたプレート３６の形態であってもよい。
【０１１１】
細径化チャンバ２４の長さは変化させて異なる効果を達成することができる。特に、本明細書中でシュート長さ３５と呼ばれることもあるエアナイフ３２と出口開口３４との間の部分で変化させると有用である。チャンバ壁と軸２６との間の角度を出口３４付近で広げ、繊維のコレクタ上への分布を変化させてもよいし、又は、偏向板表面、コアンダ効果をもたらす曲面、及び不均一な壁長などの構造を出口で用い、繊維の所望の広がり又は他の分布を達成することができる。一般に、間隙幅、シュート長さ、細径化チャンバ形状などは、処理中の材料と、所望の効果を得ることが望まれる処理モードと併せて選択される。例えば、シュート長さを増加すると、調製する繊維の結晶度向上に有用である場合がある。押し出されたフィラメントを所望の繊維形態に処理するために条件を選択し、広範囲に渡って変化させることができる。
【０１１２】
図４に示すように、代表的な任意の細径化器１６の２つの側部１６ａ及び１６ｂはそれぞれ、ロッド３９上を摺動するリニア軸受３８に取り付けられた装着ブロック３７を介して支持される。軸受３８は、ロッド回りに放射状に配設された玉軸受の軸方向に延びる列などの手段によってロッド上を低摩擦で移動し、これにより側部１６ａ及び１６ｂは容易に互いに接近及び離間することができる。装着ブロック３７は、任意の細径化器本体２８及びハウジング４０に取り付けられ、供給管４１からの空気は本体及びハウジング４０を通って導管３１及びエアナイフ３２へ分配される。
【０１１３】
この例示の実施形態では、任意の細径化器の側部１６ａ及び１６ｂに接続ロッド４４を介してそれぞれエアシリンダ４３ａ及び４３ｂが接続され、任意の細径化器側部１６ａ及び１６ｂを互いに接近するように押圧する締め付け力を付与する。任意の細径化器１６の有用な運転モードは幾つか、米国特許第６，６０７，６２４号（Ｂｅｒｒｉｇａｎら）に記載されている。例えば、処理中のフィラメントが破断又は別のフィラメント又は繊維と交絡する場合のようにシステムの変動がある場合、任意の細径化器の側部、又はチャンバ壁が移動することもある。
【０１１４】
見て分かる通り、図２及び３に示す任意の細径化器１６において、チャンバの横断方向の長さの両端には側壁がない。その結果、チャンバを通過する繊維は、チャンバの出口に近づくに従って、チャンバの外側に向かって広がることができる。このような広がりは、コレクタ上に捕集される繊維塊を幅広にするために望ましい場合がある。他の実施形態では、処理チャンバは側壁を含むが、チャンバの横断方向の一端部における１つの側壁は、チャンバ側部１６ａ及び１６ｂの両方には取り付けられない。なぜなら、両方のチャンバ側部に取り付けると、上述のような側部の分離を妨げるからである。その代わりに、一方のチャンバ側部に側壁を取り付け、通路内の圧力変化に応答して側部が移動する場合には、これと共に移動するようにしてもよい。他の実施形態では、この側壁を分割して、一部分を一方のチャンバ側部に取り付け、他部分を他方のチャンバ側部に取り付け、処理中の繊維流を処理チャンバ内に閉じ込めることが所望されるような場合には、この側壁部分を重なり合うようにすると好ましい。
【０１１５】
可動壁を有する図２〜３に示す装置は、上述の利点を有するが、このような任意の細径化器を使用することは本発明の全実施形態の実施には必要ではない。本発明の特定の代表的実施形態において有用な繊維は、任意の細径化器の壁が固定及び移動不可であるか、又は実用上は移動しない装置上で調製することができる。
【０１１６】
仕上げ剤又は他の材料のフィラメントへの噴霧、フィラメントへの静電荷の付与、ウォーターミストの付与など、繊維形成工程の付属として従来から使用される様々な工程を、任意の細径化器への進入又は射出時にフィラメントに関連して使用してもよい。更に、結合剤、接着剤、仕上げ剤、及び他のウェブ又はフィルムを含む種々の材料を、捕集したウェブに添加してもよい。
【０１１７】
図５を参照すると、例示の一実施形態において、図１ｃに示すような複合不織布ウェブ５０２を形成する代表的装置が設けられている。この代表的装置は、マイクロファイバー流５００を生成する任意の細径化器１６と、サブミクロン繊維形成装置１０１とを含む。サブミクロン繊維形成装置１０１は既知の構造のものであり、これを既知の方法で操作して、本発明の代表的実施形態において用いられるサブミクロン繊維を生成することができる。
【０１１８】
例えば、サブミクロン繊維形成装置１０１は、押出成形機１０４から液化されたサブミクロン繊維形成材料が通過して進出される押出成形チャンバ１０３を有する、サブミクロン繊維形成ダイ１０２と、ダイ先端を横切るように直線上に配列され、これを通ってサブミクロン繊維形成材料が押し出されるダイ開口部１０５と、典型的には加熱空気である気体がこれを通って超高速で噴出される協働ガス開口部１０６とを含んでもよい。押し出されたサブミクロン繊維形成材料が高速気流により繰り出され細径化されると、サブミクロン繊維形成材料は（様々なソリディティ度を有して）固結し、マイクロファイバー集団５０４を含むマイクロファイバー５００流と合流する地点まで移動する間に、サブミクロン繊維集団５０２を含むサブミクロン繊維流１００を形成する。
【０１１９】
特定の代表的実施形態においては、サブミクロン繊維集団５０２を含む流れ１００のマイクロファイバーによる捕捉を最良に達成するため、サブミクロン繊維形成ダイ１０２は、マイクロファイバー集団５０４を含む流れ５００の近くに位置させるのが好ましく、メルトブローダイをマイクロファイバー流の近傍に配置することはサブミクロンサイズの繊維の捕捉に特に重要である場合がある。例えば、図５における、ダイ１０２の出口からマイクロファイバー流１の中心線までの距離１０７は、好ましくは５〜２５センチメートル（約２〜１２インチ）であり、好ましくは非常に小さいマイクロファイバーに関しては約１５又は２０センチメートル（６又は８インチ）以下である。また、サブミクロン繊維の流れ１００はマイクロファイバーの流れ１に対し鋭角θで配するのが好ましく、これによりサブミクロン繊維流１００の軌道が流れ１の方向に整列される。好ましくは、θは約０〜４５度であり、より好ましくは１０〜３０度である。
【０１２０】
サブミクロン繊維流１００とマイクロファイバー流５００とのおおよその合流点からコレクタ１９までの距離１０８は、典型的には、少なくとも１０センチメートルであるが、過剰な絡み合いを避けウェブ均一性を保つため、４０センチメートル未満である。距離１０９は、マイクロファイバー流の勢いが低下してサブミクロン繊維流がマイクロファイバー流と合流しやすくなるために、一般には少なくとも約１５センチメートル（６インチ）で十分である。
【０１２１】
サブミクロン繊維は通常、非常に長いが、一般には不連続とみなされている。短繊維の長さが有限なのとは対照的に長さ対直径の比が無限に近づく、これらサブミクロン繊維の大きな長さによって、サブミクロン繊維はマイクロファイバーのマトリックス内で良好に保持される。これらは普通は有機のポリマーであり、マイクロファイバーと分子的に同一のポリマーであることが多い。サブミクロン繊維及びマイクロファイバーの流れが合流するにつれ、サブミクロン繊維はマイクロファイバー間に分散される。特にｘ−ｙ次元においてはかなり均一な混合物が得られるが、ｚ次元の分布は距離１０７、角度θ、並びに合流する流れの質量及び速度の制御といった、特定の工程によって制御される。合流した流れは図２のコレクタ１９へと続き、そこでウェブ状の複合不織布ウェブ３０２として捕集される。
【０１２２】
本開示の複合不織布ウェブに含まれる、マイクロファイバーに対するサブミクロン繊維の相対量は、意図されているウェブの用途次第で変化させることができる。有効量、即ち、所望性能を達成するために有効な量は重量に関して大きい必要はない。通常、マイクロファイバーは、ウェブ繊維の少なくとも１重量％及び約７５重量％未満を占める。マイクロファイバーは表面積が大きいため、少量でも所望性能を達成し得る。非常に小さなマイクロファイバーを含むウェブの場合、マイクロファイバーは一般にウェブの繊維表面積の少なくとも５％を占め、より典型的には繊維表面積の１０又は２０％以上を占める。本発明の代表的実施形態で特に利点となるのは、濾過又は断熱又は防音といった必要な用途に直径の小さい繊維を供することができることである。
【０１２３】
マイクロファイバー及びサブミクロン繊維の状態に応じて、捕集中に両繊維間にある程度結合が生じる場合がある。但し、所望の凝集性を有するマトリックスを提供し、ウェブをより取り扱い易くして、サブミクロン繊維がマトリックス内により良好に保持されるようにするため（繊維の「結合」とは、ウェブが通常の取り扱いに供されても概ね分離しないように繊維同士を互いに固着させることを意味する）捕集されたウェブにおけるマイクロファイバー間では更なる結合が必要であるのが普通である。
【０１２４】
点結合工程中で、又は平滑なカレンダロールにより加えられる熱及び圧力を用いた、従来の結合技法を用いることができるが、このような工程は、繊維の望ましくない変形又はウェブの圧縮の原因となる場合がある。マイクロファイバー結合のより好ましい技法は、米国特許出願公開第２００８／００３８９７６Ａ１号に教示されている。この技法を行うための装置は、図面の図１、５及び６に例示されている。
【０１２５】
簡潔に要約すると、本発明に適用される場合、この好ましい技法は、マイクロファイバー及びサブミクロン繊維の捕集したウェブを、制御下の加熱及び急冷作業に供することを伴い、本作業は、ａ）マイクロファイバーを軟化するのに十分な温度に加熱された気流をウェブ中に強制的に通し、この加熱流を、繊維が完全に溶融するには短い別個の時間だけ付与して、マイクロファイバーを繊維の交点（例えば凝集性を有する、又は結合したマトリックスを形成するために十分な交点）にて十分に互いに結合させることと、ｂ）直ちに、加熱流より少なくとも５０℃低い温度にて気流をウェブに強制的に通し、前記繊維を急冷すること、とを含む（上述の米国特許出願公開第２００８／００３８９７６Ａ１号で規定されているように、「強制的に」とは、気流を推進しウェブを通過させるために通常の室内圧力に加えて気流に力を加えることを意味し、「直ちに」とは、同作業の一部として行なう、即ち、次の処理工程の前にウェブがロールに巻回される場合に生じるような保管期間を介在することがないことを意味する）。この技法は略語として、急冷フロー加熱技法と記載され、同装置は急冷フローヒーターとして記載されている。
【０１２６】
サブミクロン繊維は、結合作業中に、実質的に溶融する、又は繊維構造を失うことはなく、繊維の原寸法を有する個別のマイクロファイバーのままでいることが分かっている。特定の理論に束縛されるものではないが、出願人は、サブミクロン繊維はマイクロファイバーとは異なる結晶性の低い形態を有すると信じ、結合作業中に限られた熱をウェブに加えると、この熱は、サブミクロン繊維の溶融が起きる前に、サブミクロン繊維中で結晶成長が現れる際に消耗されてしまう、と理論づけている。この理論が正しいかどうかに拘わらず、サブミクロン繊維が実質的に溶融又は歪曲せずにマイクロファイバーの結合が起きることは事実であり、ウェブ完成品の特性に有益であり得る。
【０１２７】
記載の方法の一変形例は、上述の米国特許出願公開第２００８／００３８９７６Ａ１号により詳細に教示されるように、マイクロファイバー中の２つの異なる種類の分子相の存在を利用している。第１の種類は、鎖延長又は歪誘起による結晶性ドメインが比較的多く存在することから微結晶特性分子相と呼ばれ、第２の種類は、結晶秩序が低い（即ち、鎖延長がない）ドメイン及び非晶質ドメインが比較的多く存在することから非晶質特性相と呼ばれるが、後者は、結晶化には足りない程度の何らかの秩序又は配向を有する場合がある。これら２つの種類の相は、必ずしも明確な境界を有するわけではなく、互いに混在することがあり、異なる溶融及び／又は軟化特性を含む異なる種類の特性を有する。鎖延長の結晶性ドメインがより多く存在することを特徴とする第１の相は、第２相が溶融又は軟化する温度（例えば、秩序がより低い結晶性ドメインの融点によって変更されるような非晶性ドメインのガラス転移温度）より高い温度（例えば、鎖延長結晶性ドメインの融点）にて溶融する。
【０１２８】
記載の方法で述べられている変形例では、微結晶特性相が溶融しないままで繊維の非晶質特性相が溶融又は軟化するのに十分な温度及び時間で加熱を行なう。一般に、加熱気流は、繊維のポリマー材料の溶融開始温度より高い温度である。加熱後、ウェブは上述のように急速に急冷される。
【０１２９】
捕集したウェブをこのような温度で処理すると、マイクロファイバーの形態が精製されることが分かり、これは次のように理解される（「理解」とは一般に理論に基づく考察を含むものであり、本明細書中で「理解」と述べることによって束縛されることは本発明者らの望むところではない）。非晶質特性相に関して、望ましくない（軟化を妨げる）結晶成長の影響を受けやすい相の分子材料の量は、処理前ほど多くはない。非晶質特性相は、従来の未処理繊維では熱結合作業の間に結晶性が不必要に増大することになる、分子構造のある種の洗浄又は低減を受けたと理解される。本発明の特定の代表的実施形態において処理された繊維は、ある種の「反復的軟化」が可能である可能性がある。即ち、繊維全体が溶融してしまう温度より低い温度領域内での温度上昇及び下降のサイクルに繊維が曝されるにつれ、繊維、特に繊維の非晶質特性相が、軟化及び再固結のサイクルをある程度繰り返すことを意味する。
【０１３０】
実際面では、処理済みの（加熱及び急冷処理の結果、既に有用な結合を概ね示している）ウェブを加熱して、繊維の更なる自己結合をもたらすことができる場合は、反復的軟化していることを意味する。軟化及び再固結のサイクルは無限には継続しなくてもよいが、一般に、例えば本発明の特定の代表的実施形態に係る熱処理の間に繊維が初めて熱に曝されることによって結合し、後に再び加熱されて再軟化及び更なる結合をもたらすか、又は所望により、カレンダ加工又は再成形のような他の作業を行なえば、十分である。例えば、繊維の結合力向上を利用して、ウェブを平滑面にカレンダ加工したり、又は、例えばフェイスマスクに成型するなど非平面形状を与えてもよい（但しこのような場合の結合は自己結合には限られない）。
【０１３１】
非晶質特性相又は結合相がウェブ結合、カレンダ加工、成形又はその他の同様の作業中に上述の軟化機能を有する一方、繊維の微結晶特性相もまた重要な役割、即ち繊維の基本的な繊維構造を強化する役割を有する。微結晶特性相は、一般に、結合又は同様の作業中も非溶融状態を保つことができるが、それは、その融点が、非晶質特性相の溶融／軟化点よりも高く、したがって、繊維全体を通じて延在すると共に繊維構造及び繊維寸法を支持するマトリックスが原状のままに保たれるからである。
【０１３２】
したがって、自己結合作業においてウェブを加熱することにより、繊維交点にてある程度流動及び合体することによって繊維が共に結合するとしても、基本的に個別の繊維構造は、交点間及び結合間の繊維長さに渡って実質的に保持される。好ましくは繊維の断面は、交点間又は作業中に形成される結合間の繊維長さに渡って変化しないままである。同様に、ウェブをカレンダ加工することにより、カレンダ加工作業の圧力及び熱により繊維が再構成される（それによって繊維は、カレンダ加工中に押圧された形状を永久的に保持し、ウェブの厚さをより均一にする）としても、繊維は一般に、個別の繊維のままであり、結果として所望のウェブ多孔性、濾過、及び絶縁特性が保持される。
【０１３３】
図６及び７に示すように、本開示の特定の代表的実施形態の好ましい実施方法において、形成済みの複合不織布ウェブ、例えば図１ａの複合不織布ウェブ３０２は、コレクタ１９上に設置された制御加熱装置２００の下部を移動するコレクタ１９（図２参照）により移送される。代表的な加熱装置２００は、上側プレナム２０２及び下側プレナム２０３に分割されたハウジング２０１を備える。上側及び下側プレナムは、典型的には均一な寸法及び間隔である一連の孔２０５によって開口されたプレート２０４で隔てられている。導管２０７から開口部２０６を通じて、典型的には空気である気体が上側プレナム２０２に供給され、プレート２０４は、上側プレナムに供給された空気が、プレートを通って下側プレナム２０３に到達するときに、非常に均一に分配されるよう、気流分配手段として機能する。他の有用な気流分配手段には、フィン、バッフル、マニホルド、エア・ダム、スクリーン又は焼結プレートなど、即ち、空気を均一に分布させる各種装置が含まれる。
【０１３４】
例示の加熱装置２００では、下側プレナム２０３の底壁２０８には細長いスロット２０９が形成され、これを通って下側プレナムからの加熱された空気の細長い又はナイフ状の流れ２１０が、加熱装置２００の下部でコレクタ１９上を移動している複合不織布ウェブ３０２上に吹き付けられる（図７では、複合不織布ウェブ３０２及びコレクタ１９は一部切欠いて示している）。排気装置１４は、好ましくは、加熱装置２００のスロット２０９下に十分延在している（のみならず、後述するように、加熱流２１０を超えた、符号２２０で示される領域を通る距離２１８に渡ってウェブ下流に延びている）。したがって、プレナムにて加熱された空気は、プレナム２０３内にて内圧下にあり、スロット２０９においては更に排気装置１４の排気真空下におかれる。排気力を更に制御するために、有孔プレート２１１をコレクタ１９の下方に位置決めして、ある種の背面圧力又は流量制限手段を与え、加熱気流２１０が捕集された複合不織布ウェブ３０２の幅又は加熱領域に所望の程度渡って広がり、捕集された塊に生じ得る低密度部分を通って流れるのを防止することを確実にしてもよい。他の有用な流量制限手段としてはスクリーン又は燒結プレートが挙げられる。
【０１３５】
所望の制御を達成するために、プレート２１１内の開口部の数、寸法及び密度を、異なる領域で変えてよい。マイクロファイバー形成装置を大量の空気が通過し、繊維が領域２１５にてコレクタ１９に到達する際には排出されなければなならい。領域２１６ではウェブ及びコレクタ中を十分な空気が通過し、ウェブを様々な処理空気の流れの下の位置に保持する。また、加熱処理領域２１７下では、処理空気がウェブを通過できるようプレートには十分な開口度が必要とされるが、一方では、空気が均一に分布することを確実にするために十分な抵抗力が与えられる。
【０１３６】
塊のうち加熱される領域はその全体に渡って温度−時間条件を制御しなければならない。ウェブを通過する加熱気流２１０の温度が５℃、好ましくは２℃又は１℃でもよい範囲内であるとき、処理中の塊の幅に渡って最良の結果が得られた（加熱空気の温度は、作業の制御がし易いよう、ハウジング２０１への加熱空気の入口にて測定されることが多いが、熱電対を用い捕集したウェブに隣接して測定することもできる）。加えて、加熱装置は、例えば、加熱が過度になる又は不足することを避けるためにヒーターをオンとオフとの間で迅速に切り替えることによって、空気流が長時間に渡って安定した温度に維持されるように操作される。好ましくは、温度を、１秒間隔で測定する場合に、目標温度の１℃以内に保つ。
【０１３７】
加熱を更に制御するために、加熱空気流２１０の付加後に塊を素早く急冷に供する。一般には、制御された加熱空気流２１０から塊３０２が離れた直後に、複合不織布ウェブ上及び中に周囲空気を導入することで、このような急冷を達成できる。図６の符号２２０は、ウェブが加熱空気流を通過した後に排気装置によって周囲空気をウェブ中に導入する領域を示す。実際には、このような空気は、ハウジング２０１の基部の下方、例えば図面の図６で符号２２０ａにて示される領域に導入することができ、これにより空気はウェブが加熱空気流２１０を離れるほぼ直後にウェブに到達する。排気装置１４は、コレクタに沿って距離２１８に渡り加熱装置１００を越えて延び、複合不織布ウェブ３０２全体の完全な冷却及び急冷を確実なものにする。簡潔にする目的で、加熱急冷複合装置を冷却流ヒーターと呼ぶ。
【０１３８】
急冷の１つの目的は、ウェブに含有されるマイクロファイバーに望ましくない変化が生じる前に熱を取り除くことである。急冷の別の目的は、ウェブ及び繊維から熱を迅速に除去することであり、それにより後で繊維に生じる結晶化又は分子秩序化の程度及び特性を制限する。溶融／軟化状態から固化状態へ急速に急冷することにより、非晶質特性相は凍結してより純度の高い結晶質形態となり、繊維の軟化又は反復的軟化を阻害する分子状物質の量は減少すると考えられる。ほとんどの用途で急冷は非常に好ましいが、一部の用途では必ずしも必要であるとは限らない。
【０１３９】
急冷を達成するために、塊を公称融点より少なくとも５０℃低い温度の気体によって冷却するのが望ましい。また急冷気体は、少なくともおよそ１秒間、付与するのが望ましい（公称融点はポリマー供給元が記載していることが多い。示差走査熱量測定を用いて同定することもでき、本明細書で用いる場合、ポリマーに関する「公称融点」は、ポリマーの溶融領域において最大値が１つだけの場合には二次熱総熱流量ＤＳＣプロットの最大ピークとして定義され、複数の融点を示す複数の最大値が存在する場合（例えば、２つの別個の結晶相の存在のため）は、最も高い振幅の溶融ピークが生じる温度として定義する）。いずれの場合も、急冷気体又は他の流体は繊維を急速に固化するに足る十分な熱容量を有する。
【０１４０】
本発明の特定の代表的実施形態の利点として、マイクロファイバーウェブ中に保持されているサブミクロン繊維が、全てサブミクロン繊維からなる層に比べ、圧縮からより良く保護される可能性が挙げられる。マイクロファイバーは一般に、サブミクロン繊維より大きく、硬く、そして強く、またマイクロファイバーの材料とは異なる材料から製造することができる。サブミクロン繊維間にマイクロファイバーが存在し、圧力を与える物体があることで、サブミクロン繊維にかかる圧壊力の付与に制限がかかる可能性がある。特に、非常に壊れやすいことがあるサブミクロン繊維の場合、本発明の特定の代表的実施形態により圧縮又は圧壊に対する抵抗力が増すことは、重要な利点をもたらす。本開示のウェブに、例えば巨大な貯蔵ロール又は二次的処理において巻回されることで圧力がかけられても、本開示のウェブは、ウェブ圧縮に対する良好な抵抗力を示すことができるが、もしそうでない場合は圧力損失が増大してフィルタの捕集性能が悪化する。マイクロファイバーが存在することで、ウェブ強度、剛性及び取り扱い特性といった他の特性も加えることができる。
【０１４１】
繊維の直径は、必要とされる濾過、音吸収、及びその他の特性を提供するために調整することができる。例えば、望ましくは、マイクロファイバーが５〜５０マイクロメートル（μｍ）のメジアン直径を有し、サブミクロン繊維が０．１μｍ〜１μｍ未満、例えば０．９μｍのメジアン直径を有することができる。好ましくは、マイクロファイバーが５μｍ〜５０μｍのメジアン直径を有するのに対し、サブミクロン繊維は好ましくは０．５μｍ〜１μｍ未満、例えば０．９μｍのメジアン直径を有する。
【０１４２】
上述のように、本発明の特定の代表的実施形態は特に、非常に小さなマイクロファイバー、例えばメジアン直径が１μｍ〜約２μｍの極細マイクロファイバーを、サブミクロン繊維と混合するのに有用であり得る。また、上述のように、ウェブ中で例えばマイクロファイバーに対するサブミクロン繊維の比率に関しウェブの厚さに渡って勾配を設けるのが望ましい場合があり、これは、サブミクロン繊維流の空気速度又は質量流量などの処理条件、又は、マイクロファイバー流からダイまでの距離及びサブミクロン繊維流の角度を含む、マイクロファイバー流及びサブミクロン繊維流の交点配置を変えることにより達成できる。本開示の複合不織布ウェブの一端縁近傍にサブミクロン繊維が集中していると、気体及び／又は液体濾過用途において特に有用であり得る。
【０１４３】
本開示の様々な実施形態に従ってマイクロファイバー又はサブミクロン繊維を調製する際、異なる繊維形成材料を溶融紡糸押出成形ヘッド又はメルトブローダイの異なる開口部から押し出して、繊維混合物を含むウェブを調製してもよい。不織布繊維ウェブの濾過性能を高めるためこれに帯電させる方法もまた様々なものが入手可能である。例えば、米国特許第５，４９６，５０７号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ）を参照。
【０１４４】
ウェブをサブミクロン繊維自体から調製できても、このようなウェブは薄く脆弱であろう。しかし、凝集性で結合され配向された複合繊維構造にて、サブミクロン繊維集団をマイクロファイバー集団に組み入れることで、強靭で自立型のウェブ又はシート材料を、任意の支持層と共に又は無しに、得ることができる。
【０１４５】
上述の複合不織布ウェブ製造方法に加え、以下の工程の１つ以上を形成後のウェブに対し実施してもよい。
【０１４６】
（１）複合不織布ウェブを処理経路に沿って更なる処理作業に向け進ませる工程、
（２）１つ以上の追加層を、サブミクロン繊維構成要素、マイクロファイバー構成要素、及び／又は任意の支持層の外表面に接触させる工程、
（３）複合不織布ウェブをカレンダ加工する工程、
（４）複合不織布ウェブを表面処理剤又は他の組成物（例えば、難燃剤組成物、接着剤組成物、又は印刷層）でコーティングする工程、
（５）複合不織布ウェブを厚紙又はプラスチック管に取り付ける工程、
（６）複合不織布ウェブをロール形状に巻回する工程、
（７）複合不織布ウェブをスリット加工し、２つ以上のスリットロール及び／又は複数のスリットシートを形成する工程、
（８）複合不織布ウェブを成形型に配置し、複合不織布ウェブを新しい形状に成型する工程、
（９）任意の感圧接着剤層がある場合は露出したこの層上に剥離ライナーを塗布する工程、及び
（１０）複合不織布ウェブを、接着剤又は、クリップ、ブラケット、ボルト／ネジ、釘、及びストラップを含むがこれに限られないその他いずれかの取付手段を介し、別の基材に取り付ける工程。
【０１４７】
Ｄ．複合不織布ウェブの使用方法
本開示はまた、本開示の複合不織布ウェブを様々な吸収用途において用いる方法を対象としている。更なる態様において、本開示は、メジアン直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団と、メジアン直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団とを含む複合不織布ウェブであって、繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、前記複合不織布ウェブは厚さを有し、１０％未満のソリディティを示す、複合不織布ウェブを含む製品に関する。代表的実施形態においては、上記製品は、気体濾過用品、液体濾過用品、音吸収用品、表面洗浄用品、細胞増殖支持体用品、医薬品供給用品、個人的衛生用品、又は創傷包帯用品であってもよい。
【０１４８】
例えば、本開示のソリディティの低いサブミクロン繊維を有する複合不織布ウェブは、ソリディティが低いことで圧力損失が抑えられることから、気体濾過用途において有益であり得る。サブミクロン繊維ウェブは一般に、ソリディティを下げることでその圧力損失が抑えられる。本開示のソリディティの低いサブミクロン繊維を有する複合不織布ウェブはまた、集塵に伴う圧力損失の上昇が緩やかとなる可能性がある。集塵用サブミクロン繊維形成の現在の技術では、より粗いマイクロファイバーウェブに比べて、特に微細なサブミクロン繊維ウェブはソリディティがより高いことが１つの原因となり、圧力損失がかなり高い。
【０１４９】
加えて、サブミクロン繊維は集塵効率を改良させる可能性があるため、サブミクロン繊維を気体濾過に用いることは特に有益であり得る。特に、サブミクロン繊維は、より粗い繊維より空気中のより小さい直径の粒状物質を捕捉し得る。例えば、サブミクロン繊維は、寸法が約１０００ナノメートル（ｎｍ）未満、より好ましくは約５００ｎｍ未満、更により好ましくは約１００ｎｍ未満、最も好ましくは約５０ｎｍ未満の空気中の粒状物質を、より効率よく捕捉し得る。このような気体フィルタは、個人用呼吸保護具、暖房、換気、及び空調（ＨＶＡＣ）用フィルタ、自動車用エアフィルタ（例えば、自動車エンジン用エアクリーナ、自動車用排気ガス濾過、自動車の乗員室空気濾過）、及びその他の気体中粒子濾過用途において特に有用であり得る。
【０１５０】
また、ソリディティの低いサブミクロン繊維を本開示の複合不織布ウェブの形態で含有する液体フィルタは、またサブミクロンサイズの液体中の粒状物質捕捉のために小さな孔径を維持しながら、深部捕集性能を向上させるという利点を有し得る。これらの特性によりフィルタは目詰まりを起こすことなく、より捕捉の難しい粒状物質を多く捕捉することができるため、フィルタの捕集性能が改善される。
【０１５１】
ソリディティの低いサブミクロン繊維を含有する本開示の複合不織布ウェブはまた、膜を支持するための好ましい基材であり得る。ソリディティの低い微細ウェブは、膜を物理的に支持するだけでなく、深部のプレフィルタとしても機能することができ、膜の寿命を向上させる。このようなシステムを利用すれば、非常に効率の良い対称又は非対称膜として機能させることができる。このような膜の用途としては、イオン除去、超濾過、逆浸透、選択的結合及び／又は吸着、及び燃料電池移送反応システムが挙げられる。
【０１５２】
本開示のソリディティの低いサブミクロン繊維を有する複合不織布ウェブは、細胞増殖を促す合成マトリックスとしてもまた有用であり得る。微細サブミクロン繊維による開放構造は、自然に発生する系を模倣し、インビボにより近い挙動を促すことができる。これは、現在の製品（例えばミネソタ州ミネアポリスのドナルドソン社（Donaldson Corp.）が市販するドナルドソン・ウルトラウェブ（商標）シンセティックＥＣＭ（Donaldson ULTRA-WEBTM Synthetic ECM））では、繊維マトリックス内に細胞がほとんど又は全く浸透せずに、高ソリディティ繊維のウェブが合成支持膜として機能するのとは対照的である。
【０１５３】
本開示の複合不織布ウェブにより得られる構造はまた、表面洗浄用の拭取り布としても効果的であり、微細なサブミクロン繊維が柔らかい拭取り布を形成し、一方では、ソリディティの低いことが洗剤貯留部及び汚物捕捉用の高い気孔体積が得られるという利点をもたらす。
【０１５４】
特定の一代表的実施形態においては、複合不織布製品の使用方法は、一領域における音を吸収する方法を含み、前記方法は前記領域の少なくとも一部をサブミクロン繊維構成要素にて囲う工程を含み、前記サブミクロン繊維構成要素は１μｍ未満のメジアン繊維直径を有する繊維を含む。
【０１５５】
防音用途及び断熱用途では、低ソリディティ形態の微細なサブミクロン繊維を提供することで、サブミクロン繊維の表面積をより露出させることで音吸収性が高まり、かつ、所定の坪量に対してより厚いウェブとすることで特に低周波数の音吸収性が高まる。特に断熱用途においては、サブミクロン繊維を含有する低ソリディティの微細サブミクロン繊維断熱材は、断熱空気を捕捉するためソリディティが非常に低いウェブでありながら、柔らかな感触と高いドレープ性を有するであろう。防音及び／又は断熱製品の幾つかの実施形態においては、サブミクロン繊維構成要素を含む複合不織布ウェブを、単独で又は支持層上に設けて、全領域を囲んでもよい。支持層及び微細サブミクロン繊維集団（単数又は複数）は、互いに均質に分散している必要はない。様々な孔径、高密度領域、外皮、又は流路を設ける上で、緩衝性、弾性、及び非対称充填におけるフィルタの濾材充填において利点となる場合がある。
【実施例】
【０１５６】
以上、本発明の代表的実施形態を説明し、更に次の実施例として以下に例示するが、これらが本発明の範囲を限定することは一切ないと解釈すべきである。逆に、言うまでもなく明らかであるが、本明細書中の説明を読むことによって、本開示の趣旨及び／又は添付の請求項の範囲を逸脱することなく当業者に示唆され得る様々な他の実施形態、修正、及びそれらの均等物を採用することができる。更に、本開示の広範囲で示す数値的範囲及びパラメータは、近似値であるが、具体的実施例に記載の数値は可能な限り正確なものを報告している。しかし、いずれの数値にも、これらの各試験測定値に見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差が内在している。最低限でも、特許請求の範囲に対する均等論の適用を制限しようとするものではないが、各数値パラメータは少なくとも、報告された有効数字の数値を考慮して、通常の数値丸め法を適用することによって解釈されるべきである。
【０１５７】
複合不織布ウェブの作製
スパンボンド工程から得られた繊維を、米国特許第４，５３６，３６１号に記載の方法から製作されたサブミクロン繊維に工程内混合することにより、実施例の複合不織布ウェブを形成した。使用したスパンボンド工程は、米国特許第６，８２４，３７２号に記載のように、配向繊維を製作することで知られるオープンシステムである。本工程は、サブミクロン繊維ダイからの繊維を、空気式細径化器の下方であってコレクタベルトの上方でスパンボンド繊維のカーテン内に吹き付けるよう構成した。
【０１５８】
サブミクロン繊維製造工程では、テキサス州ヒューストンのトータル・ペトロケミカルズ（Total Petrochemicals）製ポリプロピレン（３９６０等級）を使用した。前記ポリマーを１．９１ｃｍ（３／４インチ）径の単軸押出成形機を用いて溶融し、サブミクロン繊維形成ダイに向け供給した。ダイは２９０℃に加熱し、ここへポリマーを１分当たり７グラムの流量で供給した。室温の空気を０．５５ＭＰａ（インチ平方当たり８０ポンド）の圧力でダイに供給した。スパンボンド繊維製造工程でも３９６０等級のポリプロピレンを使用し、工程温度は２３０℃であった。ポリマーの流量は１孔につき１分当たり０．２グラムとした。繊維細径化器は、１分当たり空気量４．４標準立方メートルに設定した。
【０１５９】
繊維サンプルを２つ採取した。第１のサンプル、サンプル１は、繊維混合後に、ウェブを１５０℃に設定した通気結合機に通して結合させてから巻回した。第２のサンプル、サンプル２は、追加の結合工程無しに、混合後に直接巻回した。
【０１６０】
２つのサンプルについて、メジアン繊維直径、坪量、厚さ（１ミル＝２５マイクロメートル、及びソリディティを測定した。メジアン繊維直径を測定するため、各ウェブからのサンプルに金ーパラジウムをスパッタコーティングし、走査型電子顕微鏡にて検査した。マイクログラフ中の繊維の２つの集団のメジアン直径を測定し、メジアン直径を報告した。各サンプルにつき、各集団の少なくとも５０の個々の繊維を測定した。主にマイクロファイバーであるスパンボンド繊維とサブミクロン繊維との間で直径差が大きいため、双方の繊維集団のメジアン直径は概してスパンボンド繊維直径に近いがこれよりわずかに低い値となった。測定結果を表Ｉに示す。
【０１６１】
【表１】
【０１６２】
本明細書全体において、「一実施形態」「特定の実施形態」「１つ以上の実施形態」又は「ある実施形態」というときは、「実施形態」という用語の前に「代表的」という用語を含むか否かにかかわらず、実施形態に関して説明される具体的な特徴、構造、材料、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書の随所における「１つ以上の実施形態では」「特定の実施形態では」「一実施形態では」又は「ある実施形態では」といった表現があっても、必ずしも本発明の同一の実施形態を指すわけではない。更に、具体的な特徴、構造、材料、又は特性は、任意の好適な方法で１つ以上の実施形態において組み合わされてもよい。
【０１６３】
本明細書で特定の代表的実施形態を詳細に説明したが、当然のことながら、当業者は上述の説明を理解した上で、これらの実施形態の代替物、変更物、及び均等物を容易に想起することができるであろう。したがって、本開示は本明細書で以上に述べた例示の実施形態に不当に限定されるべきではないと理解すべきである。特に、本明細書で用いているように、端点による数値範囲が記載される場合、その範囲内に包含される全ての数を含むことを意図している（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）。加えて、本明細書で用いる数字は全て、「約」という用語で修飾されることを前提とする。更に、本明細書中で参照した刊行物及び特許は全て、個別の刊行物又は特許のそれぞれが具体的及び個別に表示されて参照により組み込まれるのと同程度に、その全体が組み込まれる。様々な代表的実施形態を上で説明した。これら及び他の実施形態は、下記の特許請求の範囲内にある。
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００７年１２月２８日に出願された米国特許仮出願第６１／０１７，２３０号の利益を主張し、その開示内容全体を参照により本明細書に組み込むものとする。
【０００２】
（発明の分野）
本開示は複合不織布ウェブ、並びに、かかるウェブの製造及び使用方法に関する。本開示は更に、吸収性製品の製造に有用な、サブミクロン繊維及びマイクロファイバーの混合物を含む、低密度複合不織布ウェブに関する。
【背景技術】
【０００３】
不織布ウェブは、例えば表面洗浄用の吸収性拭取り布として、気体及び液体の吸収又は濾過媒体として、及び音の吸収用の遮蔽材として有用な吸収性製品の製造に用いられてきた。高い吸収性を要する用途の中には、表面積の大きい微細サブミクロン繊維から形成される、気孔率の高い不織布製品を使用することが望ましい場合がある。しかし、微細なサブミクロン繊維は、取り扱い中に崩壊又は破壊してしまう傾向があり、これにより、吸収に有効な気孔率及び／又は表面積が減少し、一方で、不織布製品中を通過する液体の圧力損失は増大する。特に気体及び液体濾過用途では、高い吸収性を維持しながらも、不織布製品中の圧力損失を低く維持することが望ましい場合がある。
【０００４】
既存の不織布製品の中には、微細サブミクロン繊維の破壊を防ぐために表面改良剤を使用するものがある。この一例として、冷間溶接を防ぐためにポリプロピレン製サブミクロン繊維中にシリコーンオイルを使用するものがある。このような表面改良剤を使用すると、例えば不織布製品を吸収性拭取り布又は濾過媒体として用いる場合に問題となる可能性がある。これらの問題とは、時間の経過と共に表面改良剤が浸出したり、表面改良剤が他の表面又は不織布製品内を通過する気体若しくは液体媒体を汚染しがちであること、また、破壊を防ぐためだけに表面改良剤を使用することによるコスト増などである。表面改良剤は微細サブミクロン繊維ウェブにおける破壊回復促進の助けにはなるかもしれないが、全体の圧縮強度及び圧縮負荷下のソリディティに関して大きく役立つことはない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
当該技術分野において、高吸収性と低圧力損失特性及びより高い耐破壊性能とを併せ持つ、低密度複合不織布製品が、引き続き必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一様態において、本開示は、メジアン直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団と、メジアン直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団とを含む、複合不織布ウェブに関する。繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、前記複合不織布ウェブは厚さを有し、１０％未満のソリディティを示す。
【０００７】
別の様態においては、本開示は、メジアン繊維直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団を形成し、メジアン繊維直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団を形成し、前記サブミクロン繊維及びマイクロファイバーを混合して複合不織布ウェブとすることにより複合不織布ウェブを製造する方法に関する。繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、前記複合不織布ウェブは厚さを有し、１０％未満のソリディティを示す。
【０００８】
更に別の様態においては、本開示は、上述の通りに、上記方法に従って製造された複合不織布ウェブを含む製品に関する。代表的実施形態においては、前記製品は、気体濾過用品、液体濾過用品、音吸収用品、表面洗浄用品、細胞増殖支持体用品、医薬品供給用品、個人的衛生用品、又は創傷包帯用品として使用することができる。
【０００９】
本開示に係る複合不織布ウェブの代表的実施形態は、様々な用途での使用を可能にする構造的特徴を有し、非常に優れた吸収特性を有し、低ソリディティにより高い気孔率及び透過性を示し、及び／又はコスト面で効率的な方法で製造することができる。
【００１０】
以上が本発明の代表的実施形態の様々な様態及び効果の要約である。上記「課題を解決するための手段」は、本発明でそれぞれ例示する実施形態又はあらゆる実施を記載するものではない。以下の「図面」及び「発明を実施するための形態」により、本明細書に開示される原理を利用した特定の好ましい実施形態をより具体的に例示する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本開示の代表的実施形態を添付の図面を参照して更に説明する。
【図１ａ】本開示の例示の一実施形態に係る代表的な単層複合不織布ウェブの一例の略図。
【図１ｂ】本開示の別の例示の実施形態に係る代表的な単層複合不織布ウェブの別の例の略図。
【図１ｃ】本開示の更に別の例示の実施形態に係る代表的な単層複合不織布ウェブの更に別の例の略図。
【図１ｄ】本開示の例示の一実施形態に係る、代表的な多層複合不織布ウェブの略図。
【図１ｅ】本開示の別の例示の実施形態に係る別の代表的な多層複合不織布ウェブの別の例の略図。
【図２】本開示の特定の例示の実施形態に係る複合不織布ウェブを形成する代表的な装置の概略全体図。
【図３】本開示の特定の例示の実施形態に係る複合不織布ウェブの形成に有用な繊維を調製する代表的な処理チャンバの、チャンバ用装着手段を除く、拡大側面図。
【図４】図３に示す処理チャンバを、装着装置及び他の関連装置と共に示す、部分的に概略的な平面図。
【図５】繊維形成ダイを示す、図２に示す代表的装置の一部分の拡大図。
【図６】図２に示す代表的装置に任意で設けられる熱処理部の拡張及び拡大概略図。
【図７】図６の装置の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
用語
本明細書で使用する用語を以下に定義する。
【００１３】
「マイクロファイバー」とは、集団メジアン直径が少なくとも１マイクロメートルである繊維集団である。
【００１４】
「極細マイクロファイバー」とは、集団メジアン直径が２マイクロメートル以下である繊維集団である。
【００１５】
「サブミクロン繊維」とは、集団メジアン直径が１マイクロメートル未満である繊維集団である。
【００１６】
本明細書中で特定の種類のマイクロファイバーのバッチ、群、アレイといった表現を用いる場合（例、サブミクロン極細繊維のアレイ）、そのアレイにおけるマイクロファイバーの全集団、又は単一のバッチのマイクロファイバーの全集団を意味し、そのアレイ又はバッチのサブミクロン寸法である部分のみを意味するものではない。
【００１７】
本明細書中の「配向された連続マイクロファイバー」とは、ダイから出て、処理ステーションを通り、そこで繊維が引き延ばされ、繊維内の分子の少なくとも一部が繊維の長手方向軸に対して整列するように配向される本質的に連続な繊維のことを指す（繊維に関して使用される「配向された」とは、繊維の分子の少なくとも一部が繊維の長手方向軸に沿って整列していることを意味する）。
【００１８】
本明細書中の「メルトブロー繊維」とは、溶融した繊維形成材料をダイの開口部から高速気流の中に押し出すことによって調製された繊維を指し、押し出された材料はまず細径化されてから繊維塊として固結する。
【００１９】
「別々に調製されるサブミクロン繊維」とは、サブミクロン繊維形成装置（例えばダイ）から生成されたサブミクロン繊維流を意味し、この繊維形成装置は、サブミクロン繊維流が、より寸法の大きいマイクロファイバーの流れから最初は空間的に（例えば約２５ｍｍ（１インチ）以上の距離で）離間しているが、飛翔中に合流しその中に分散するように、配置される。
【００２０】
「層」とは、２つの主表面間に形成される単一の層を意味する。層は１つのウェブ内部に存在し得る。例えば、１つのウェブ内に複数層で形成される単一の層は、ウェブの厚さを画定する第１及び第２の主表面を有する。層はまた、複数ウェブを含む複合製品中にも存在し得る。例えば、ウェブの厚さを画定する第１及び第２の主表面を有する第１のウェブ中の単一の層の上又は下に、第２のウェブの厚さを画定する第１及び第２の主表面を有する第２のウェブを重ねた場合は、前記第１及び第２のウェブはそれぞれ少なくとも１つの層を形成する。加えて、単一のウェブ内、及び、それぞれが１つの層を形成するそのウェブと１つ以上の他のウェブとの間に、複数の層が同時に存在し得る。
【００２１】
特定の第１層に関して「隣接する」というときは、別の第２層に結合又は付着していることを意味し、このとき第１層及び第２層は互いに隣合い（即ち、隣接）かつ直接接触しているか、又は、互いに近接してはいるが直接接触はしていない（即ち、第１層と第２層との間に１つ以上の追加層が介在している）位置にある。
【００２２】
「自己結合」とは、点結合又はカレンダ加工におけるように直接接触で加圧することなしにオーブン中又は通気結合機を用いて得られるような高温での繊維間結合、と定義される。
【００２３】
「分子的に同じ」ポリマーとは、本質的に同じ反復分子単位を有するが、分子量、製造方法、市販形態などは異なっていてもよいポリマーを指す。
【００２４】
ウェブの説明における「自己支持型」又は「自立型」とは、ウェブがそれ自体で保持され、取り扱われ、処理されることができることを意味する。
【００２５】
「ソリディティ」とは、密度に反比例する不織布ウェブの特性であり、ウェブの透過性及び気孔率を示し（低ソリディティは高透過率及び高気孔率に相当し）、次の式で定義される。
【００２６】
【数１】
【００２７】
「ウェブ坪量」は、１０ｃｍ×１０ｃｍのウェブサンプル重量から算出される。
【００２８】
「ウェブ厚さ」は、１０ｃｍ×１０ｃｍのウェブサンプルから、５ｃｍ×１２．５ｃｍ寸法のテスター脚部を有する厚さテストゲージを用い、１５０Ｐａの圧力を加えて測定される。
【００２９】
「嵩密度」とは、文献にある通り、ウェブを形成するポリマー又はポリマーブレンドの嵩密度である。
【００３０】
本開示の様々な代表的実施形態を、特に図面を参照しながら説明する。本発明の代表的実施形態は、開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正や変更が可能である。したがって、本発明の実施形態は以下に説明する代表的実施形態に限定されるべきではなく、請求項及びそのいずれかの均等物に規定される限定によって制限されるべきであると理解されるべきである。
【００３１】
Ａ．複合不織布ウェブ
本開示は、例えば表面洗浄用の吸収性拭取り布として、気体及び液体の吸収又は濾過媒体として、及び音の吸収用の遮蔽材として有用な吸収性製品に有益であり得る、複合不織布ウェブを対象とする。複合不織布ウェブの代表的実施形態は、様々な用途での使用を可能にする構造的特徴を有し、非常に優れた吸収特性を有し、低ソリディティにより高い気孔率及び透過性を示し、及び／又はコスト面で効率的な方法で製造することができる。弾力性、又は、耐崩壊（例えば破壊）耐性は、本開示の代表的な好ましい実施形態の、望ましい特徴の１つである。
【００３２】
不織布製品は日常的に取り扱われ、製造及び使用のいずれの間も、圧縮圧力を受ける。より微細な繊維（例えばサブミクロン繊維）は不可逆的に圧縮されやすく、そうなると、不利な高ソリディティ形態となって低透過率及び気孔率を示し、また、吸収性低下につながる。本開示の特定の代表的実施形態では、微細サブミクロン繊維の低ソリディティを維持するための一体的支持層を含む多層構造を用いることができる。
【００３３】
本開示の様々な代表的実施形態を、特に図面を参照しながら説明する。本発明の代表的実施形態は、開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な修正や変更が可能である。したがって、本発明の実施形態は以下に説明する代表的実施形態に限定されるべきではなく、請求項及びそのいずれかの均等物に規定される限定によって制限されるべきであると理解すべきである。
【００３４】
本開示を例示する代表的な複合不織布ウェブを図１ａに示す。代表的な単層複合不織布ウェブ３０２は、メジアン直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団３００と、メジアン直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団３０４とを含む。繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、前記複合不織布ウェブ３０２は厚さＨを有し、１０％未満のソリディティを示す。
【００３５】
図１ａの代表的実施形態においては、サブミクロン繊維集団３００が、ウェブの中心線３０１（単層複合不織布ウェブ３０２の第１主表面３０５及び第２主表面３０５’からの、ウェブ厚さＨの約１／２の位置と定義される）の近傍により集中し、マイクロファイバー集団３０４が単層複合不織布ウェブ３０２の第１主表面３０５及び第２主表面３０５’の近傍により集中しているよう示されている。換言すれば、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比は、複合不織布ウェブ３０２の厚さＨに渡って変化する。図１ａに図示する単層複合不織布ウェブ３０２では、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比は、複合不織布ウェブ３０２の厚さの半分（即ち、Ｈ／２）と定義される中心線３０１近傍のピーク値から、単層複合不織布ウェブ３０２の各主表面３０５及び３０５’近傍の、これより低い値まで変化する。したがって、サブミクロン繊維の高濃度からサブミクロン繊維の低濃度への濃度勾配は、中心線３０１から離れるＡ及びＡ’の各方向に存在する。
【００３６】
本開示を例示する別の代表的な複合不織布ウェブを図１ｂに示す。代表的な単層複合不織布ウェブ４０２は、メジアン直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団４００と、メジアン直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団４０４とを含む。繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、前記複合不織布ウェブ４０２は厚さＨを有し、１０％未満のソリディティを示す。
【００３７】
図１ｂの代表的実施形態においては、マイクロファイバー集団４０４が、ウェブの中心線４０１（単層複合不織布ウェブ４０２の第１主表面４０５及び第２主表面４０５’からの、ウェブ厚さＨの約１／２の位置と定義される）の近傍により集中し、サブミクロン繊維集団４００が単層複合不織布ウェブ４０２の第１主表面４０５及び第２主表面４０５’の近傍により集中しているよう示されている。換言すれば、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比は、複合不織布ウェブ４０２の厚さＨに渡って変化する。図１ｂに図示する単層複合不織布ウェブ４０２では、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比は、各主表面３０５及び３０５’近傍のピーク値から、単層複合不織布ウェブ４０２の厚さの半分（即ち、Ｈ／２）と定義される中心線４０１近傍の、これより低い値まで変化する。したがって、サブミクロン繊維の高濃度からサブミクロン繊維の低濃度へ向かう濃度勾配は、Ａ及びＡ’の各方向から発し中心線４０１に到る。
【００３８】
本開示を例示する更に別の代表的な複合不織布ウェブを図１ｃに示す。代表的な単層複合不織布ウェブ５０２は、メジアン直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団５００と、メジアン直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団５０４とを含む。繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、前記複合不織布ウェブ５０２は厚さＨを有し、１０％未満のソリディティを示す。
【００３９】
図１ｃの代表的実施形態では、サブミクロン繊維集団５００がマイクロファイバー集団５０４と混じり合い、単層複合不織布ウェブ５０２の（第１主表面５０５及び第２主表面５０５’からの、ウェブ厚さＨの約１／２の位置と定義される）中心線５０１の近傍に、不均質な繊維混合物を形成するように示している。単層複合不織布ウェブ５０２の、第１主表面５０５近傍で、サブミクロン繊維集団５００がより集中し、第２主表面５０５’の近傍で、マイクロファイバー集団５０４がより集中している。
【００４０】
サブミクロン繊維集団５００の濃度はまた、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比が、単層複合不織布ウェブ５０２の厚さに渡って、第１主表面５０５から第２主表面５０５’に向かって減少するように変化する。換言すれば、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比は、複合不織布ウェブ５０２の厚さＨに渡って変化する。図１ｃに図示する単層複合不織布ウェブ５０２では、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比は、主表面５０５近傍のピーク値から、単層複合不織布ウェブ５０２の厚さの半分（即ち、Ｈ／２）と定義される中心線５０１近傍の、これより低い値まで変化する。したがって、サブミクロン繊維の高濃度からサブミクロン繊維の低濃度への濃度勾配は、Ａ方向に存在する。
【００４１】
図１ｃに示す代表的実施形態においては、サブミクロン繊維集団５００が、マイクロファイバー集団５０４を含む下層の上に上層を形成している。図面に示していない別の代表的実施形態においては、マイクロファイバー集団５０４が、サブミクロン繊維集団５００を含む下層の上に上層を形成している。図面に示していない更なる代表的実施形態においては、サブミクロン繊維集団がマイクロファイバー集団と混じり合い、不均質な繊維混合物を含む単層複合不織布ウェブを形成している。
【００４２】
本開示を例示する更なる代表的な複合不織布ウェブを図１ｄに示す。代表的な多層複合不織布ウェブ６０２は、支持層６０４上に積層された図１ｃの代表的な単層複合不織布ウェブ５０２を含み、第２主表面５０５’が支持層に接触し（即ち、積層され）ている。代表的な単層複合不織布ウェブ５０２は、メジアン直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団５００と、メジアン直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団５０４とを含む。繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、前記複合不織布ウェブ５０２は厚さＨを有し、１０％未満のソリディティを示す。支持層６０４は厚さＨ’を有し、多層複合不織布ウェブ６０２は（Ｈ＋Ｈ’）の厚さを有する。
【００４３】
図１ｄの代表的実施形態では、サブミクロン繊維集団５００がマイクロファイバー集団５０４と混じり合い、単層複合不織布ウェブ５０２の（第１主表面５０５及び第２主表面５０５’からの、ウェブ厚さＨの約１／２の位置と定義される）中心線５０１の近傍に、不均質な繊維混合物を形成するように示している。単層複合不織布ウェブ５０２の、第１主表面５０５近傍で、サブミクロン繊維集団５００がより集中し、第２主表面５０５’の近傍で、マイクロファイバー集団５０４がより集中している。
【００４４】
サブミクロン繊維集団５００の濃度はまた、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比が、単層複合不織布ウェブ５０２の厚さに渡って、第１主表面５０５から第２主表面５０５’に向かって減少するように変化する。換言すれば、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比は、複合不織布ウェブ５０２の厚さＨに渡って変化する。したがって、サブミクロン繊維の高濃度からサブミクロン繊維の低濃度への濃度勾配は、Ａ方向に存在する。
【００４５】
図１ｄに図示する多層複合不織布ウェブ６０２では、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比は、主表面５０５近傍のピーク値から、単層複合不織布ウェブ５０２の厚さの半分（即ち、Ｈ／２）と定義される中心線５０１近傍の、これより低い値まで変化する。したがって、サブミクロン繊維集団５００は、マイクロファイバー集団５０４を含む下層の上に上層を形成し、単層複合不織布ウェブ５０２の第２主表面５０５’は支持層６０４に隣接して積層される。
【００４６】
本開示を例示する更に別の代表的な複合不織布ウェブを図１ｅに示す。図１ｅの代表的な多層複合不織布ウェブ７０２は、支持層７０４に隣接して位置する図１ｃの代表的な単層複合不織布ウェブ５０２を含み、第１主表面５０５が支持層７０４に接触し（即ち、積層され）ている。複合不織布ウェブ５０２は厚さＨを有し、１０％未満のソリディティを示す。支持層７０４は厚さＨ’を有し、多層複合不織布ウェブ７０２は（Ｈ＋Ｈ’）の厚さを有する。
【００４７】
特定の実施形態においては、図１ｃの単層複合不織布ウェブ５０２を、第１主表面５０５を支持層７０４に接触させる前に、中心線５０１回りに１８０°反転させてもよい。あるいは、支持層７０４上にサブミクロン繊維集団５００を形成し、このサブミクロン繊維集団５００にマイクロファイバー集団５０４を追加してもよい。
【００４８】
図１ｅの代表的実施形態では、サブミクロン繊維集団５００がマイクロファイバー集団５０４と混じり合い、単層複合不織布ウェブ５０２の（第１主表面５０５及び第２主表面５０５’からの、ウェブ厚さＨの約１／２の位置と定義される）中心線５０１の近傍に、不均質な繊維混合物を形成するように示している。単層複合不織布ウェブ５０２の、第１主表面５０５近傍で、サブミクロン繊維集団５００がより集中し、第２主表面５０５’の近傍で、マイクロファイバー集団５０４がより集中している。したがって、マイクロファイバーの高濃度からマイクロファイバーの低濃度への濃度勾配は、Ａ方向に存在する。
【００４９】
図１ｅに図示する多層複合不織布ウェブ７０２では、マイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比は、主表面５０５近傍のピーク値から、単層複合不織布ウェブ５０２の厚さの半分（即ち、Ｈ／２）と定義される中心線５０１近傍の、これより低い値まで変化する。したがって、マイクロファイバー集団５０４は、サブミクロン繊維集団５００を含む下層の上に上層を形成し、単層複合不織布ウェブ５０２の第１主表面５０５は支持層７０４に隣接して積層される。
【００５０】
図面に示していない別の代表的実施形態においては、サブミクロン繊維集団を含む下層の上にマイクロファイバーの上層を含む単層複合不織布ウェブを、支持層上に、単層複合不織布ウェブの主表面において少なくともサブミクロン繊維の一部が支持層に接触するようにして、積層することにより、多層複合不織布ウェブが形成されている。
【００５１】
図面に示していない更に別の代表的実施形態においては、マイクロファイバー集団と混じり合い支持層上に不均質な繊維混合物を形成するサブミクロン繊維集団を含む単層複合不織布ウェブを、支持層上に積層することにより、多層複合不織布ウェブが形成されている。更なる実施形態においては、図１ａ、１ｂ、又は１ｃのいずれかに示すような単層複合不織布ウェブを、単層複合ウェブの主表面（即ち、３０５、３０５’、４０５、４０５’、５０５、又は５０５’）が支持層に接触するようにして、支持層上に積層することにより、多層複合不織布ウェブが形成されている。更に、支持層は、支持層に接触する単層複合ウェブの第１表面の反対側で支持層に隣接又は近接する追加層及び／又は構成要素（図示せず）を有していてもよい。
【００５２】
多層複合不織布ウェブの先に述べた各実施形態において、「上層」という用語は図１ｄ及び１ｅに実際に例示する実施形態を表すものであることは言うまでもない。しかし、例示した多層複合不織布ウェブのいずれであっても、示されている中心線（即ち、図１ｄ及び１ｅの５０１）回りに１８０°反転させれば、上層として説明されていたものが下層となり得るが、本開示は例示の実施形態に対するこのような変更も含むものとする。更に、ある「層」という場合は、少なくとも１つの層を意味し、このため、多層複合不織布ウェブの例示の各実施形態は、本開示の範囲内で、１つ以上の（図示しない）追加層を含むことができる。更に、ある「層」という場合は、１つ以上の（図示しない）追加層を少なくとも部分的に覆う層を表すものとする。
【００５３】
本開示に係る複合不織布ウェブの先に説明した代表的実施形態のいずれの場合も、単層複合不織布ウェブはある坪量を示すが、これはウェブの特定の最終用途に応じて変化させればよい。通常は、単層複合不織布ウェブは、平方メートル当たり約１０００グラム（ｇｓｍ）未満の坪量を有する。幾つかの実施形態においては、単層複合不織布ウェブは、約１．０ｇｓｍ〜約５００ｇｓｍの坪量を有する。別の実施形態においては、単層複合不織布ウェブは、約１０ｇｓｍ〜約３００ｇｓｍの坪量を有する。
【００５４】
坪量と同様に、単層複合不織布ウェブはある厚さを示すが、これはウェブの特定の最終用途に応じて変化させればよい。通常は、単層複合不織布ウェブは、約３００ミリメートル（ｍｍ）未満の厚さを有する。幾つかの実施形態においては、単層複合不織布ウェブは、約０．５ｍｍ〜約１５０ｍｍの厚さを有する。別の実施形態においては、単層複合不織布ウェブは、約１．０ｍｍ〜約５０ｍｍの厚さを有する。
【００５５】
本開示に係る代表的複合不織布ウェブの様々な構成要素についてこれより説明する。
【００５６】
Ｂ．複合不織布ウェブの構成要素
一様態において、本開示は、メジアン直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団と、メジアン直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団とを含む、複合不織布ウェブに関する。繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、前記複合不織布ウェブは厚さを有し、１０％未満のソリディティを示す。
【００５７】
配向繊維とは、繊維中で分子が配向された繊維である。ポリマー繊維として、完全配向又は部分配向されたものが知られ、市販されている。繊維の配向は、複屈折、熱収縮、Ｘ線散乱、及び弾性係数を含む数々の方法で計測することができる（例えば、Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｚｅｈｅｖ Ｔａｄｍｏｒ ａｎｄ Ｃｏｓｔａｓ Ｇｏｇｏｓ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９７９，ｐｐ．７７〜８４を参照）。結晶質材料及び非晶質材料はいずれも、結晶化とは独立して分子配向を示すことができるため、分子配向を結晶化度とは区別して言及することが重要である。したがって、メルトブロー法又は電界紡糸法により製造された、商業的に知られているサブミクロン繊維が配向されていなくても、これらの工程を用いて繊維に分子配向性を与える方法が知られている。しかし、Ｔｏｒｏｂｉｎ（例えば、米国特許第４，５３６，３６１号参照）に記載の方法は、分子配向繊維の製造用としては示されていない。
【００５８】
更に、単層複合不織布ウェブ内でマイクロファイバーの数に対するサブミクロン繊維の数の比を制御することによりソリディティを１０％未満に制御する、又は、支持層を用いてソリディティの低い多層複合不織布ウェブを提供することは、これまでに知られていない。
【００５９】
本開示の複合不織布ウェブは、以下の構成要素の１つ以上を含むことができる。
【００６０】
１．サブミクロン繊維構成要素
本開示の複合不織布ウェブは、図１ａに示す代表的複合不織布ウェブ３０２のサブミクロン繊維構成要素３００のような、１つ以上の微細サブミクロン繊維構成要素を含むことができる。幾つかの実施形態においては、好ましい微細サブミクロン繊維構成要素は、メジアン繊維直径が１マイクロメートル（μｍ）未満の繊維を含む、サブミクロン繊維構成要素である。幾つかの代表的実施形態においては、サブミクロン繊維構成要素は、約０．２μｍ〜約０．９μｍの範囲のメジアン繊維直径を有する繊維を含む。別の代表的実施形態においては、サブミクロン繊維構成要素は、約０．５μｍ〜約０．７μｍの範囲のメジアン繊維直径を有する繊維を含む。
【００６１】
本開示において、所定のサブミクロン繊維構成要素中の繊維の「メジアン繊維直径」は、例えば走査型電子顕微鏡を用いることによって、繊維構造の画像を１つ以上作製すること、１つ以上の画像において明確に視認できる繊維を測定し、総数ｘの繊維直径を得ること、及び、前記ｘ個の繊維直径のメジアン繊維直径を算出することによって求められる。通常、ｘは約５０より多く、望ましくは約５０〜約２００の範囲である。
【００６２】
幾つかの実施形態において、サブミクロン繊維構成要素は１つ以上のポリマー材料を含むことができる。好適なポリマー材料は、ポリプロピレン及びポリエチレンなどのポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリアミド（ナイロン−６及びナイロン−６，６）、ポリウレタン、ポリブテン、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルフォン、液晶ポリマー、ポリエチレン−コ−ビニルアセテート、ポリアクリロニトリル、環状ポリオレフィン、ポリオキシメチレン、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、及びこれらの組合せを含むが、これらに限られない。
【００６３】
サブミクロン繊維構成要素は、上述のポリマー又は共重合体のいずれかを含む単一成分繊維を含むことができる。この代表的実施形態では、単一成分繊維は、後述する添加物を含有してよいが、上述のポリマー材料から選択される単繊維形成材料を含む。更に、この実施形態では、単一成分繊維は、典型的には、１つ以上の添加物を２５重量％まで有する上述のポリマー材料のうちいずれか１つを少なくとも７５重量％含む。望ましくは、単一成分繊維は、上述のポリマー材料のうちいずれか１つを少なくとも８０重量％、より望ましくは少なくとも８５重量％、少なくとも９０重量％、少なくとも９５重量％、更に１００重量％までを含み、ここで、重量はいずれも繊維の総重量を基準とする。
【００６４】
サブミクロン繊維構成要素はまた、（１）上述のポリマー材料のうち２つ以上と、（２）後述の添加物を１つ以上と、から形成される多成分繊維を含んでもよい。本明細書で使用する場合「多成分繊維」という用語は、２つ以上のポリマー材料から形成される繊維を指すために用いられる。好適な多成分繊維構造は、芯鞘型構造、並列構造、海島型構造（例えば、日本の岡山県、株式会社クラレが製造する繊維）を含むが、これらに限られない。
【００６５】
多成分繊維から形成されるサブミクロン繊維構成要素の場合、望ましくは、多成分繊維は、繊維の総重量を基準として、（１）上述のポリマーのうち２つ以上を約７５〜約９９重量％、及び（２）１つ以上の追加の繊維形成材料を約２５〜約１重量％含む。
【００６６】
２．マイクロファイバー構成要素
本開示の複合不織布ウェブは、図１ａに示す代表的複合不織布ウェブ３０２のマイクロファイバー構成要素３０４のような、１つ以上の粗い繊維構成要素を含む。幾つかの実施形態においては、好ましい粗い繊維構成要素は、少なくとも１μｍのメジアン繊維直径を有する繊維を含むマイクロファイバー構成要素である。幾つかの代表的実施形態においては、マイクロファイバー構成要素は、約２μｍ〜約１００μｍの範囲のメジアン繊維直径を有する繊維を含む。別の代表的実施形態においては、マイクロファイバー構成要素は、約５μｍ〜約５０μｍの範囲のメジアン繊維直径を有する繊維を含む。
【００６７】
本開示において、所定のマイクロファイバー構成要素中の繊維の「メジアン繊維直径」は、例えば走査型電子顕微鏡を用いることによって、繊維構造の画像を１つ以上作製すること、前記１つ以上の画像において明確に視認できる繊維を測定し、総数ｘの繊維直径を得ること、及び前記ｘ個の繊維直径のメジアン繊維直径を算出することによって求められる。通常、ｘは約５０より多く、望ましくは約５０〜約２００の範囲である。
【００６８】
幾つかの実施形態において、マイクロファイバー構成要素は１つ以上のポリマー材料を含むことができる。一般に、マイクロファイバーの調製にはいずれかの繊維形成ポリマー材料を使用できるが、普通、この繊維形成材料は半結晶性であるのが好ましい。繊維形成に一般に使用されるポリマー、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン及びウレタンが特に有用である。ウェブは、ポリスチレンなどの非晶質ポリマーからも調製されてきた。本明細書中に列記する特定のポリマーは単なる例に過ぎず、広範な種類の他のポリマー材料又は繊維形成材料が有用である。
【００６９】
好適なポリマー材料は、ポリプロピレン及びポリエチレンなどのポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリアミド（ナイロン−６及びナイロン−６，６）、ポリウレタン、ポリブテン、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルフォン、液晶ポリマー、ポリエチレン−コ−ビニルアセテート、ポリアクリロニトリル、環状ポリオレフィン、ポリオキシエチレン、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、及びこれらの組合せを含むが、これらに限られない。
【００７０】
本開示の代表的実施形態に係る不織布マイクロファイバーは、様々な天然の繊維形成材料を用いて製造することもできる。好ましい天然材料は、ビチューメン又はピッチ（例えば炭素繊維製造用）を含み得る。繊維形成材料は、溶融形態、又は、適切な溶媒に担持させることができる。また、反応性モノマーを用い、ダイに向かい又は通過しながら互いに反応させることもできる。不織布ウェブは、一層内に繊維の混合物を含有してもよいし（例えば、共通のダイ先端部を有する２つの近接するダイキャビティを用いて製造される）、複数層を含有してもよいし（例えば、積層配置された複数のダイキャビティを用いて製造される）、又は、多成分繊維の１つ以上の層を含有してもよい（例えば米国特許第６，０５７，２５６号（Ｋｒｕｅｇｅｒら）に記載のもの）。
【００７１】
繊維はまた、複数材料の混合物から形成されてもよく、これは顔料や染料などの特定の添加剤が混合された材料を含む。二成分サブミクロン繊維と同様に、例えば芯鞘型又は並列型の二成分繊維のような二成分マイクロファイバーを調製することができる（本明細書で使用する場合の「二成分」とは、２つ以上の構成成分を有し、各構成成分が繊維断面積の一部を占め、繊維の実質的な長さに渡って延びている繊維を含む）。但し、本開示の代表的実施形態は、単一成分繊維（繊維は断面に渡って本質的に同じ組成を有するが、「単一成分」とは混合物又は添加剤含有材料を含み、実質的に均一な組成の連続相が断面に渡り、かつ繊維の長さに渡って延びている）について特に有用及び有益であり得る。他の利益のなかでも、単一成分繊維を使用可能であることにより、製造の複雑さが緩和され、ウェブ使用に対する制限がより少なくなる。
【００７２】
上述の繊維形成材料に加えて、繊維溶融物に様々な添加物を添加し、押し出し成形して、添加物を繊維に組み込んでもよい。典型的には、添加物の量は、繊維の総重量を基準として、約２５重量％未満、望ましくは約５．０重量％までである。好適な添加物は、微粒子、充填剤、安定剤、可塑剤、粘着付与剤、流動性調整剤、硬化速度遅延剤、接着促進剤（シラン、チタン酸塩など）、補助剤、衝撃改質剤、発泡性微小球、熱伝導性粒子、電気伝導性粒子、シリカ、ガラス、粘土、タルク、顔料、着色剤、ガラスビーズ又はバブル、酸化防止剤、蛍光増白剤、抗菌剤、界面活性剤、難燃剤、及びフッ素性化学物質を含むが、これらに限られない。
【００７３】
上述の添加物のうち１つ以上を用いて、得られる繊維及び層の重量及び／又はコストを低減してもよく、粘度を調整してもよく、又は繊維の熱的特性を変性してもよく、あるいは電気特性、光学特性、密度に関する特性、防液特性若しくは接着剤の粘着性に関する特性を含む、添加物の物理特性活性に由来する様々な物理特性を付与してもよい。
【００７４】
３．任意の支持層
本開示の複合不織布ウェブは、図１ｄに示す代表的多層複合不織布ウェブ６０２の支持層６０４のような支持層を更に含むことができる。支持層が存在する場合はこれが、複合不織布製品の強度の大部分を提供することができる。幾つかの実施形態では、上述のサブミクロン繊維構成要素は、強度が非常に低い傾向があり、通常の取り扱い中に損傷する可能性がある。サブミクロン繊維構成要素を支持層に取り付けることで、低ソリディティを保持しこれによりサブミクロン繊維構成要素の所望の吸収特性を保持しながら、サブミクロン繊維構成要素に強度を与える。多層複合不織布ウェブ構造も同様に、更なる処理に対する十分な強度を提供することができ、この処理は例えば、ウェブのロール形状への巻回、ウェブのロールからの取り外し、成形、ひだ付け、折り畳み、ステープル留め、製織などを含むが、これらに限られない。
【００７５】
本開示では様々な支持層を使用することができる。好適な支持層は、不織布、織布、編布、発泡体層、フィルム、紙の層、裏面粘着層、箔、メッシュ、弾性布（即ち、弾性特性を有する上述の織布、編布、若しくは不織布のうちいずれか）、有孔ウェブ、粘着層、又はこれらの組み合わせを含むが、これらに限られない。代表的な一実施形態では、支持層はポリマー不織布を含む。好適なポリマー不織布は、スパンボンド布、メルトブローン布、短繊維長繊維（即ち、約１００ｍｍ未満の繊維長を有する繊維）のカードウェブ、ニードルパンチ布、スプリットフィルムウェブ、水流絡合ウェブ、エアレイド短繊維ウェブ、又はこれらの組み合わせを含むが、これらに限られない。特定の代表的実施形態においては、支持層が、短繊維を結合させたウェブを含む。更に後述するように、例えば熱結合、接着剤結合、粉末バインダ結合、水流交絡、ニードルパンチ、カレンダ加工、又はこれらの組み合わせを用いて結合を実施することができる。
【００７６】
支持層は、複合不織布製品の特定の最終用途に応じた坪量及び厚さを有することができる。本開示の幾つかの実施形態では、複合不織布製品の全体の坪量及び／又は厚さを最小限に維持するのが望ましい。別の実施形態では、全体の最小坪量及び／又は厚さが所定の用途において要求される場合がある。典型的には、支持層は、平方メートル当たり約１５０グラム（ｇｓｍ）未満の坪量を有する。幾つかの実施形態では、支持層の坪量は約５．０ｇｓｍ〜約１００ｇｓｍである。別の実施形態では、支持層の坪量は約１０ｇｓｍ〜約７５ｇｓｍである。
【００７７】
坪量と同様に、支持層はある厚さを有することができ、この厚さは、複合不織布製品の特定の最終用途に応じて変わる。典型的には、支持層の厚さは約１５０ミリメートル（ｍｍ）未満である。幾つかの実施形態では、支持層の厚さは約１．０ｍｍ〜約３５ｍｍである。別の実施形態では、支持層の厚さは約２．０ｍｍ〜約２５ｍｍである。
【００７８】
特定の代表的実施形態においては、支持層は、マイクロファイバー構成要素、例えば複数のマクロファイバーを含んでもよい。このような実施形態においては、上述のサブミクロン繊維集団を直接マイクロファイバー支持層に堆積して、多層複合不織布ウェブを形成するのが望ましい場合がある。所望により、上述のマイクロファイバー集団をマイクロファイバー支持層上に、サブミクロン繊維集団と共に又はこれの上に堆積してもよい。特定の代表的実施形態においては、支持層を成す複数のマイクロファイバーが、上層を形成するマイクロファイバー集団と組成的に同一である。
【００７９】
サブミクロン繊維構成要素は、所定の支持層に恒久的又は一次的に結合させてもよい。本開示の幾つかの実施形態では、サブミクロン繊維構成要素は、支持層に恒久的に結合される（即ち、サブミクロン繊維構成要素は支持層に、これに恒久的に結合することを意図して取り付けられる）。
【００８０】
本開示の幾つかの実施形態では、上述のサブミクロン繊維構成要素を、例えば剥離ライナーのような支持層に一時的に（即ち、取り外し可能に）結合してもよい。このような実施形態では、サブミクロン繊維構成要素を、一時的支持層上に所望の長さの時間、支持し、所望により一時的支持層上で更に処理した後、第２の支持層に恒久的に結合してもよい。
【００８１】
本開示の代表的な一実施形態では、支持層は、ポリプロピレン繊維を含むスパンボンド布を含む。本開示の更なる代表的実施形態では、支持層は、短繊維長の繊維のカードウェブを含み、この場合、短繊維長の繊維は、（ｉ）低融点繊維又はバインダ繊維と、（ｉｉ）高融点繊維又は構造繊維とを含む。バインダ繊維の融点と構造繊維の融点との差は１０℃より大きい場合があるが、典型的にはバインダ繊維の融点は、構造繊維の融点より少なくとも１０℃低い。好適なバインダ繊維は、上述のポリマー繊維のうちのいずれかを含むが、これらに限られない。好適な構造繊維は、上述のポリマー繊維のうちのいずれか、並びにセラミック繊維、ガラス繊維、及び金属繊維などの無機繊維、並びにセルロース繊維などの有機繊維を含むが、これらに限られない。
【００８２】
現段階で好ましい特定の実施形態においては、支持層は、短繊維長繊維のカードウェブを含み、この場合、短繊維長繊維は、ＰＥＴ単一成分短繊維、及びＰＥＴ／ｃｏＰＥＴ二成分短繊維の混合物を含む。現段階で好ましい一実施形態においては、支持層は、短繊維長繊維のカードウェブを含み、この場合、短繊維長繊維は、（ｉ）二成分バインダ繊維（カンザス州ウィチタのインビスタ社（Invista, Inc.））から市販されているインビスタＴ２５４（Invista T254）繊維）（１２ｄ×３．８ｃｍ（１．５インチ））約２０重量％と、（ｉｉ）構造繊維（インビスタＴ２９３（Invista T293）ＰＥＴ繊維（３２ｄ×７．６ｃｍ（３インチ）））約８０重量％とを含む。
【００８３】
上述のように、支持層は、１つ以上の層を互いに組み合わせて含んでもよい。代表的な一実施形態では、支持層は、不織布又はフィルムなどの第１層と、サブミクロン繊維構成要素とは反対側の第１層上の接着剤層とを含む。この実施形態では、接着剤層は、第１層の外表面の一部又は全体を覆っていてもよい。接着剤は、感圧接着剤、熱活性化接着剤などを含む既知の接着剤のいずれを含んでいてもよい。接着剤層が感圧接着剤を含む場合は、複合不織布製品は、感圧接着剤を一時的に保護するため剥離ライナーを更に含んでいてもよい。
【００８４】
４．任意の追加層
本開示の複合不織布ウェブは、サブミクロン繊維構成要素、支持層、又はこの双方と組み合わせて、追加層を含んでいてもよい。サブミクロン繊維構成要素の外表面の上側又は下側（例えば、図１ｄの単層複合不織布ウェブ５０２の第１主表面５０５上側）や、支持層の外表面の下側（例えば、図１ｄの第２主表面５０５’と反対側である支持層６０４の下側）、又はこの双方に、１つ以上の追加層が存在していてもよい。
【００８５】
好適な追加層は、色含有層（例えば、印刷層）、上述の支持層のうちいずれか、別個のメジアン繊維直径及び／又は物理的組成を有する１つ以上の追加のサブミクロン繊維構成要素、絶縁性能を向上させるための１つ以上の二次微細サブミクロン繊維層（例えば、メルトブローンウェブ又はガラス繊維布）、発泡体、微粒子層、箔層、フィルム、装飾布層、膜（即ち、透析膜、逆浸透性膜など、透過性を制御されたフィルム）、網製品、メッシュ、配線網状組織及び管状の網状組織（即ち、電気伝達用のワイヤー層、若しくは、様々な流体搬送用の管／パイプ群、例えば、電気毛布用の配線網状組織、及び冷却毛布内を流れる冷却剤用の管状の網状組織、の層）、又はこれらの組み合わせを含むが、これらに限られない。
【００８６】
５．任意の取付手段
特定の代表的実施形態においては、本開示の複合不織布ウェブは、複合不織布製品を基材に取り付けることができるよう１つ以上の取付手段を更に備えていてもよい。上述のように、複合不織布製品は接着剤を用いて取り付けてもよい。接着剤に加えて、その他の取付手段を使用してもよい。好適な取付手段は、ネジ、釘、クリップ、ステープル、ステッチ、ねじ切り、フック及びループ材料などの任意の機械的ファスナを含むが、これらに限られない。
【００８７】
１つ以上の取付手段を用いて、複合不織布製品を様々な基材に取り付けることができる。代表的な基材は、自動車の構成要素、自動車の内装（即ち、乗員室部分、モーター部分、トランクなど）、建物の壁面（即ち、内装の壁面若しくは外装の壁面）、建物の天井（即ち、室内の天井面若しくは屋外の天井面）、建物の壁若しくは天井形成用建設材料（天井タイル、木材要素、石膏ボードなど）、部屋の仕切り、金属板、ガラス基材、ドア、窓、機械の構成要素、電気製品の構成要素（即ち、室内用電気機器表面若しくは屋外用電気機器表面）、パイプ若しくはホースの表面、コンピューター若しくは電気機器、音響録音若しくは再生装置、電気製品、コンピューター等のハウジング若しくはケースを含むが、これらに限られない。
【００８８】
Ｃ．複合不織布ウェブの製造方法
本開示はまた、複合不織布ウェブの製造方法も対象としている。別の様態においては、本開示は、メジアン繊維直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団を形成し、メジアン繊維直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団を形成し、前記サブミクロン繊維及びマイクロファイバーを混合して複合不織布ウェブとすることにより複合不織布ウェブを製造する方法に関する。繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、前記複合不織布ウェブは厚さを有し、１０％未満のソリディティを示す。
【００８９】
配向繊維を製造することができる工程は、配向フィルムフィラメント形成、溶融紡糸、プレキシフィラメント形成、スパンボンド、湿式紡糸、及び乾式紡糸を含む。好適な配向繊維製造方法は、当該技術分野においても知られている。（例えば、Ｚｉａｂｉｃｋｉ，Ａｎｄｒｚｅｊ，Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｆｉｂｒｅ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ：Ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｏｆ Ｆｉｂｒｅ Ｓｐｉｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｒａｗｉｎｇ，Ｗｉｌｅｙ，Ｌｏｎｄｏｎ，１９７６を参照）。初期の繊維形成中に繊維内に配向を与える必要はなく、繊維形成後に与えることができ、最も一般的には延伸又は延展工程を用いて行なわれる。
【００９０】
幾つかの代表的実施形態において、複合不織布ウェブは、サブミクロン不織布繊維に支持構造を与える、より粗いマイクロファイバーに混じり合ったサブミクロン繊維により形成されていてもよい。支持構造は、微細サブミクロン繊維を好ましい低ソリディティ形態で支持するための弾性及び強度を与えることができる。支持構造は、様々な異なる構成要素から、単一で又は組み合わせて、作製することができる。支持構成要素の例としては、例えばマイクロファイバー、不連続配向繊維、天然繊維、多孔質発泡材料、及び連続又は不連続の非配向繊維が挙げられる。
【００９１】
代表的な一実施形態においては、マイクロファイバー流を形成し、サブミクロン繊維流を別個に形成してマイクロファイバー流に加えて、複合不織布ウェブを形成する。別の代表的実施形態においては、サブミクロン繊維流を形成し、マイクロファイバー流を別個に形成してサブミクロン繊維流に加えて、複合不織布ウェブを形成する。これらの代表的実施形態においては、サブミクロン繊維流及びマイクロファイバー流の一方又は双方が配向されている。更に別の実施形態においては、配向サブミクロン繊維流を形成し、例えば米国特許第４，１１８，５３１号（Ｈａｕｓｅｒ）に記載の方法を用いて、不連続マイクロファイバーをサブミクロン繊維流に加える。
【００９２】
幾つかの代表的実施形態においては、複合不織布ウェブの製造方法は、サブミクロン繊維集団及びマイクロファイバー集団を、繊維流の混合、水流交絡、湿式形成、プレキシフィラメント形成、又はこれらの組み合わせにより混合して複合不織布ウェブとすることを含む。サブミクロン繊維集団のマイクロファイバー集団への混合には、一方又は双方の種類の繊維の複数流を用いることができ、これらの繊維流をいかなる順序で混合してもよい。複合不織布ウェブはこのようにして、様々な所望の濃度勾配及び／又は層構造を示すように形成される。
【００９３】
例えば、特定の代表的実施形態において、サブミクロン繊維集団を、マイクロファイバー集団と混合して不均質の繊維混合物を形成することができる。別の代表的実施形態においては、サブミクロン繊維集団を、マイクロファイバー集団を含む下層の上に上層として形成してもよい。別の特定の代表的実施形態においては、マイクロファイバー集団を、サブミクロン繊維集団を含む下層の上に上層として形成してもよい。
【００９４】
別の代表的実施形態において、複合不織布製品は、任意でマイクロファイバーを含む支持層の上にサブミクロン繊維集団を堆積することにより形成して、支持層又は基材上にサブミクロン繊維集団を形成してもよい。本方法は、任意でポリマーマイクロファイバーを含む支持層を、メジアン繊維直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維の繊維流中に通す工程を含んでもよい。繊維流中を通過している間に、サブミクロン繊維を支持層に堆積させ、一時的又は恒久的に支持層に結合することができる。繊維が支持層上に堆積された後は、繊維を任意で互いに結合させてもよく、更に、支持層上で硬化させてもよい。
【００９５】
現時点で好ましい特定の実施形態においては、サブミクロン繊維集団を、マイクロファイバー集団の少なくとも一部を含む任意の支持層と混合する。現時点で好ましい別の実施形態においては、サブミクロン繊維集団を任意の支持層と混合し、次いで、マイクロファイバー集団の少なくとも一部と混合する。
【００９６】
１．サブミクロン繊維の形成
サブミクロン繊維の製造及び堆積には数々の方法を用いることができ、これはメルトブロー法、溶融紡糸、電界紡糸、ガスジェットフィブリル化法、又はこれらの組み合わせを含むが、これらに限られない。特に好適な方法は、米国特許第３，８７４，８８６号（Ｌｅｖｅｃｑｕｅら）、同第４，３６３，６４６号（Ｔｏｒｏｂｉｎ）、同第４，５３６，３６１号（Ｔｏｒｏｂｉｎ）、同第５，２２７，１０７号（Ｄｉｃｋｅｎｓｏｎら）、同第６，１８３，６７０号（Ｔｏｒｏｂｉｎ）、同第６，７４３，２７３号（Ｃｈｕｎｇら）、同第６，８００，２２６号（Ｇｅｒｋｉｎｇ）、及びドイツ特許第１９９２９７０９Ｃ２号（Ｇｅｒｋｉｎｇ）に開示の方法を含むが、これらに限られない。
【００９７】
好適なサブミクロン繊維形成方法はまた、電界紡糸方法、例えば米国特許第１，９７５，５０４号（Ｆｏｒｍｈａｌｓ）に記載の方法も含む。他の好適なサブミクロン繊維形成方法は、米国特許第６，１１４，０１７号（Ｆａｂｂｒｉｃａｎｔｅら）、同第６，３８２，５２６Ｂ１号（Ｒｅｎｅｋｅｒら）、及び同第６，８６１，０２５Ｂ２号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）に記載されている。
【００９８】
本開示の複合不織布ウェブの製造方法は、上述のポリマー材料のいずれかより形成される繊維を含有するサブミクロン繊維構成要素の形成に用いることができる。典型的には、サブミクロン繊維形成方法の工程は、熱形成可能な材料を約１３０℃〜約３５０℃の範囲の溶融押出温度で溶融押出することを伴う。ダイアセンブリ及び／又は同軸ノズルアセンブリ（例えば上で参照したＴｏｒｏｂｉｎの方法を参照）は、紡糸口金及び／又は同軸ノズルの集合を含み、溶融した熱形成可能材料がこれらを通過して押し出される。代表的な一実施形態では、同軸ノズルアセンブリは配列状に形成された同軸ノズルの集合を含み、複数の繊維流が支持層又は基材上に押し出される。例えば、米国特許第４，５３６，３６１号（図２）及び同第６，１８３，６７０号（図１及び２）を参照）。
【００９９】
２．マイクロファイバーの形成
マイクロファイバー集団の製造及び堆積には数々の方法を用いることができ、これはメルトブロー法、溶融紡糸、フィラメント押出、プレキシフィラメント形成、スパンボンド、湿式紡糸、乾式紡糸、又はこれらの組み合わせを含むが、これらに限られない。好適なマイクロファイバー形成方法は、米国特許第６，３１５，８０６号（Ｔｏｒｏｂｉｎ）、同第６，１１４，０１７号（Ｆａｂｂｒｉｃａｎｔｅら）、同第６，３８２，５２６Ｂ１号（Ｒｅｎｅｋｅｒら）、及び同第６，８６１，０２５Ｂ２号（Ｅｒｉｃｋｓｏｎら）に記載されている。あるいは、マイクロファイバー集団を、例えば米国特許第４，１１８，５３１号（Ｈａｕｓｅｒ）に記載の方法を用いて、形成又は短繊維に加工し、サブミクロン繊維集団に混合してもよい。特定の代表的実施形態においては、マイクロファイバー集団は、後述するように、熱結合、接着剤結合、粉末バインダ結合、水流交絡、ニードルパンチ、カレンダ加工、又はこれらの組み合わせを用いて結合させたマイクロファイバーのウェブを含んでいてもよい。
【０１００】
３．複合不織布ウェブ形成装置
図２〜６は、複合不織布ウェブを形成する代表的装置の一部として、本開示の様々な実施形態を実施する例示の装置を示す。図２は全体の概略側面図であり、図２及び３は図２の装置の繊維形成部分の拡大図である。図４及び５は図２に示される装置の他の部分の拡大図である。図７は図１及び５に示す装置の斜視図である。
【０１０１】
図２に概ね示すように、マイクロファイバー形成装置２にて連続マイクロファイバーの流れ１を調製し、捕集装置３へと向かわせる。マイクロファイバー形成装置２と捕集装置３との間の経路上で、流れ１はサブミクロン繊維形成装置１０１から射出されるサブミクロン繊維の流れ１００に遮断される。図２の仮想線で示すように、任意でサブミクロン繊維の第２の流れ１００ａをサブミクロン繊維形成ダイ１０１ａからマイクロファイバー流へ導入してもよい。双方の流れは後に詳述するように合流し、マイクロファイバー集団及びサブミクロン繊維集団が混合した（図１ｂに図示するような）混合複合不織布ウェブ４０２として、少なくとも１つの繊維集団が配向され、複合不織布ウェブ４０２が厚さを有し１０％以下のソリディティを示すようにして、捕集装置３上に堆積される。
【０１０２】
図２に示すように、複合不織布ウェブ４０２を連続スクリーン型コレクタ１９上で移送し、任意のサブミクロン繊維形成ダイ１０１ｂを通過させながら、任意でサブミクロン繊維の第３の流れ１００ｂをマイクロファイバー流に導入してもよい。あるいは、サブミクロン繊維形成ダイ１０１ｂを単独で、又は、任意のサブミクロン繊維形成ダイ１０１ａ及び／又はサブミクロン繊維形成ダイ１０１の一方又は両方と組み合わせて、サブミクロン繊維の形成に用いてもよい。
【０１０３】
図２に示すようなベルト型コレクタ１９のような連続スクリーン型コレクタ上や、スクリーンで覆われたドラム上（図示せず）、又は、当該分野で知られた代替の方法を用いて、複合不織布ウェブを捕集することにより、本発明の代表的実施形態を実施することができる。１つの代表的な代替捕集方法においては、ＰＣＴ国際公開特許第ＷＯ２００４／０４６４４３号（Ｏｌｓｏｎら）に示され、記載されるように、マイクロファイバー及びサブミクロン繊維が合流した流れを２つのコレクタ間の間隙に向けることによってウェブを捕集することができ、そこでＣ型形状の繊維を有するウェブを得ることができる。
【０１０４】
図２のマイクロファイバー形成装置２は、本開示の特定の実施形態を実施するのに使用される１つの代表的な装置である。この装置を使用する際は、ポリマー繊維形成材料をホッパー１１に導入し、押出成形機１２にて材料を溶融し、ポンプ１３を介し押出ヘッド１０に溶融材料をポンプ輸送することにより、この例示の装置の押出ヘッド１０に繊維形成材料が供給される。ペレット状又は他の粒子状形態の固体ポリマー材料を使用し、液体のポンプ輸送可能な状態に溶融するのが最も一般的であるが、他の繊維形成液体、例えばポリマー溶液を使用することもできる。
【０１０５】
押出ヘッド１０は、一般に、規則的なパターン、例えば、直列に配列された複数の開口部を備える、従来の紡糸口金又は紡糸パックとすることができる。押出ヘッドから繊維形成液のフィラメント１５が押し出され、処理チャンバ又は任意の細径化器１６に搬送される。押し出されたフィラメント１５が任意の細径化器１６に達するまでに進む距離１７は、フィラメント１５が暴露される条件と同様に、変化させることができる。通常は、押し出されたフィラメント１５の温度を低下させるために、空気又は他の気体の急冷流１８が押し出されたフィラメントに与えられる。あるいは、繊維の延伸を容易にするために空気又は他の気体の流れを加熱してもよい。
【０１０６】
幾つかの代表的実施形態においては、空気又は他の流体の流れは１つ以上、例えば、押出しの際に放出される不要なガス状物質又は蒸気を除去することができるよう、フィラメント流を横切るよう吹き出す第１の空気流、及び主目的である温度低下を実現するための第２の急冷空気流１８ｂなどであってよい。更に別の急冷流を使用してもよく、例えば図２の１８ｂで示す流れは、これ自体が複数の流れを含んで所望の急冷レベルを達成してもよい。使用される工程又は最終製品の所望形態によっては、押し出されたフィラメント１５を任意の細径化器１６に到達する前に凝固させるのに前記急冷空気で足る場合がある。または、押し出されたフィラメントが任意の細径化器に進入する時に依然として軟化又は溶融状態にある場合もある。あるいは、押出ヘッド１０と任意の細径化器１６との間の周囲空気又は他の流体が、押し出されたフィラメントが細径化器に進入する前に、これに何らかの変化を起こさせる媒体であり得るような場合には、急冷流は使用しない。
【０１０７】
フィラメント１５は任意の細径化器１６を通過し、後に詳述するように、最終的にコレクタ１９上に吐出され、繊維塊２０として捕集される。コレクタ１９は一般に多孔質であり、繊維のコレクタ上への堆積を促進するため、気体回収装置１４をコレクタ下方に位置決めすることができる。任意の細径化器の出口とコレクタとの間の距離２１は変更して異なる効果を得ることができる。
【０１０８】
任意の細径化器では、フィラメントが延長されて縮径し、フィラメント中のポリマー分子が配向される。即ち、繊維中のポリマー分子の少なくとも一部が繊維の長手方向軸に沿って整列される。半結晶性ポリマーの場合は一般に、歪誘起結晶度を発現させるには配向で十分であり、この結果得られる繊維は強度が大幅に向上する。図３は、本開示のウェブに特に有用なマイクロファイバーの調製用の代表的な任意の細径化器１６の拡大側面図である。任意の細径化器１６は、間に処理チャンバ２４を画定するよう分割された、２つの可動半分割部又は側部１６ａ及び１６ｂを含む。側部１６ａ及び１６ｂの対向面がチャンバ壁を形成している。図４は、代表的な任意の細径化器１６及びその装着支持構造の一部を異なる寸法で示す平面図及び一部概略図である。図４の平面図から分かるように、処理又は細径化チャンバ２４は、概して細長いスロットであり、（任意の細径化器を通過するフィラメントの移動経路に対して横断方向の）横方向の長さ２５を有する。
【０１０９】
２つの半分割部又は側部として設けられるものの、任意の細径化器は１つの一体的装置として機能し、まずその一体の形態について説明する（図２及び３に示す構造は代表例に過ぎず、様々な異なる構成を使用することができる）。代表的な任意の細径化器１６は、細径化チャンバ２４の入口空間又は喉部２４ａを画定する傾斜した入口壁２７を含む。入口壁２７は、好ましくは入口縁又は表面２７ａで湾曲し、押し出されたフィラメント１５を運ぶ空気流の進入を円滑にする。壁２７は本体部分２８に取り付けられ、本体部分２８と壁２７との間に間隙３０を形成するために、凹領域２９を設けてもよい。導管３１を通して間隙３０内に空気を導入し、任意の細径化器を通過移動するフィラメントの速度を増大させると共にフィラメントに対する更なる急冷効果をも有するエアナイフ（矢印３２で示す）を形成することができる。任意の細径化器本体２８は、好ましくは２８ａで湾曲し、エアナイフ３２から通路２４への空気の通過を円滑にする。任意の細径化器本体の表面２８ｂの角度（α）は、任意の細径化器を通過するフィラメント流にエアナイフが衝突する所望の角度を決定するように選択することができる。エアナイフはチャンバの入口付近ではなく、チャンバ内のより遠方に配設されてもよい。
【０１１０】
図３は本開示の実施形態の実施に有用であり得る代表的な細径化チャンバを示す。任意の細径化器１６は、任意の細径化器の長手方向の長さ（細径化器の長手方向軸２６に沿う寸法を軸方向長さと呼ぶ）に渡って均一な間隙幅（任意の細径化器の２つの側部の間の、図３の紙面における水平方向の距離３３を本明細書では間隙幅と呼ぶ）を有することができる細径化チャンバ２４を含んでもよい。あるいは、図３に示すように、間隙幅は、任意の細径化チャンバの長さに沿って変化してもよい。異なる実施形態においては、細径化チャンバは、直線状又は平坦な壁によって画定され、このような実施形態においては、壁間の空間はそれらの長さに渡って一定であってもよく、又は、壁が細径化チャンバの軸方向長さに渡って僅かに分岐若しくは収束していてもよい（マイクロファイバー流を広げる傾向があるので好ましい）。これら全ての場合において、厳密な平行位置からの偏差は比較的僅かであるため、本明細書では細径化チャンバを画定する壁は平行であるとみなす。図３に示すように、通路２４の長手方向の長さの主要部分を画定する壁は、本体部分２８とは別個でこれに取り付けられたプレート３６の形態であってもよい。
【０１１１】
細径化チャンバ２４の長さは変化させて異なる効果を達成することができる。特に、本明細書中でシュート長さ３５と呼ばれることもあるエアナイフ３２と出口開口３４との間の部分で変化させると有用である。チャンバ壁と軸２６との間の角度を出口３４付近で広げ、繊維のコレクタ上への分布を変化させてもよいし、又は、偏向板表面、コアンダ効果をもたらす曲面、及び不均一な壁長などの構造を出口で用い、繊維の所望の広がり又は他の分布を達成することができる。一般に、間隙幅、シュート長さ、細径化チャンバ形状などは、処理中の材料と、所望の効果を得ることが望まれる処理モードと併せて選択される。例えば、シュート長さを増加すると、調製する繊維の結晶度向上に有用である場合がある。押し出されたフィラメントを所望の繊維形態に処理するために条件を選択し、広範囲に渡って変化させることができる。
【０１１２】
図４に示すように、代表的な任意の細径化器１６の２つの側部１６ａ及び１６ｂはそれぞれ、ロッド３９上を摺動するリニア軸受３８に取り付けられた装着ブロック３７を介して支持される。軸受３８は、ロッド回りに放射状に配設された玉軸受の軸方向に延びる列などの手段によってロッド上を低摩擦で移動し、これにより側部１６ａ及び１６ｂは容易に互いに接近及び離間することができる。装着ブロック３７は、任意の細径化器本体２８及びハウジング４０に取り付けられ、供給管４１からの空気は本体及びハウジング４０を通って導管３１及びエアナイフ３２へ分配される。
【０１１３】
この例示の実施形態では、任意の細径化器の側部１６ａ及び１６ｂに接続ロッド４４を介してそれぞれエアシリンダ４３ａ及び４３ｂが接続され、任意の細径化器側部１６ａ及び１６ｂを互いに接近するように押圧する締め付け力を付与する。任意の細径化器１６の有用な運転モードは幾つか、米国特許第６，６０７，６２４号（Ｂｅｒｒｉｇａｎら）に記載されている。例えば、処理中のフィラメントが破断又は別のフィラメント又は繊維と交絡する場合のようにシステムの変動がある場合、任意の細径化器の側部、又はチャンバ壁が移動することもある。
【０１１４】
見て分かる通り、図２及び３に示す任意の細径化器１６において、チャンバの横断方向の長さの両端には側壁がない。その結果、チャンバを通過する繊維は、チャンバの出口に近づくに従って、チャンバの外側に向かって広がることができる。このような広がりは、コレクタ上に捕集される繊維塊を幅広にするために望ましい場合がある。他の実施形態では、処理チャンバは側壁を含むが、チャンバの横断方向の一端部における１つの側壁は、チャンバ側部１６ａ及び１６ｂの両方には取り付けられない。なぜなら、両方のチャンバ側部に取り付けると、上述のような側部の分離を妨げるからである。その代わりに、一方のチャンバ側部に側壁を取り付け、通路内の圧力変化に応答して側部が移動する場合には、これと共に移動するようにしてもよい。他の実施形態では、この側壁を分割して、一部分を一方のチャンバ側部に取り付け、他部分を他方のチャンバ側部に取り付け、処理中の繊維流を処理チャンバ内に閉じ込めることが所望されるような場合には、この側壁部分を重なり合うようにすると好ましい。
【０１１５】
可動壁を有する図２〜３に示す装置は、上述の利点を有するが、このような任意の細径化器を使用することは本発明の全実施形態の実施には必要ではない。本発明の特定の代表的実施形態において有用な繊維は、任意の細径化器の壁が固定及び移動不可であるか、又は実用上は移動しない装置上で調製することができる。
【０１１６】
仕上げ剤又は他の材料のフィラメントへの噴霧、フィラメントへの静電荷の付与、ウォーターミストの付与など、繊維形成工程の付属として従来から使用される様々な工程を、任意の細径化器への進入又は射出時にフィラメントに関連して使用してもよい。更に、結合剤、接着剤、仕上げ剤、及び他のウェブ又はフィルムを含む種々の材料を、捕集したウェブに添加してもよい。
【０１１７】
図５を参照すると、例示の一実施形態において、図１ｃに示すような複合不織布ウェブ５０２を形成する代表的装置が設けられている。この代表的装置は、マイクロファイバー流５００を生成する任意の細径化器１６と、サブミクロン繊維形成装置１０１とを含む。サブミクロン繊維形成装置１０１は既知の構造のものであり、これを既知の方法で操作して、本発明の代表的実施形態において用いられるサブミクロン繊維を生成することができる。
【０１１８】
例えば、サブミクロン繊維形成装置１０１は、押出成形機１０４から液化されたサブミクロン繊維形成材料が通過して進出される押出成形チャンバ１０３を有する、サブミクロン繊維形成ダイ１０２と、ダイ先端を横切るように直線上に配列され、これを通ってサブミクロン繊維形成材料が押し出されるダイ開口部１０５と、典型的には加熱空気である気体がこれを通って超高速で噴出される協働ガス開口部１０６とを含んでもよい。押し出されたサブミクロン繊維形成材料が高速気流により繰り出され細径化されると、サブミクロン繊維形成材料は（様々なソリディティ度を有して）固結し、マイクロファイバー集団５０４を含むマイクロファイバー５００流と合流する地点まで移動する間に、サブミクロン繊維集団５０２を含むサブミクロン繊維流１００を形成する。
【０１１９】
特定の代表的実施形態においては、サブミクロン繊維集団５０２を含む流れ１００のマイクロファイバーによる捕捉を最良に達成するため、サブミクロン繊維形成ダイ１０２は、マイクロファイバー集団５０４を含む流れ５００の近くに位置させるのが好ましく、メルトブローダイをマイクロファイバー流の近傍に配置することはサブミクロンサイズの繊維の捕捉に特に重要である場合がある。例えば、図５における、ダイ１０２の出口からマイクロファイバー流１の中心線までの距離１０７は、好ましくは５〜２５センチメートル（約２〜１２インチ）であり、好ましくは非常に小さいマイクロファイバーに関しては約１５又は２０センチメートル（６又は８インチ）以下である。また、サブミクロン繊維の流れ１００はマイクロファイバーの流れ１に対し鋭角θで配するのが好ましく、これによりサブミクロン繊維流１００の軌道が流れ１の方向に整列される。好ましくは、θは約０〜４５度であり、より好ましくは１０〜３０度である。
【０１２０】
サブミクロン繊維流１００とマイクロファイバー流５００とのおおよその合流点からコレクタ１９までの距離１０８は、典型的には、少なくとも１０センチメートルであるが、過剰な絡み合いを避けウェブ均一性を保つため、４０センチメートル未満である。距離１０９は、マイクロファイバー流の勢いが低下してサブミクロン繊維流がマイクロファイバー流と合流しやすくなるために、一般には少なくとも約１５センチメートル（６インチ）で十分である。
【０１２１】
サブミクロン繊維は通常、非常に長いが、一般には不連続とみなされている。短繊維の長さが有限なのとは対照的に長さ対直径の比が無限に近づく、これらサブミクロン繊維の大きな長さによって、サブミクロン繊維はマイクロファイバーのマトリックス内で良好に保持される。これらは普通は有機のポリマーであり、マイクロファイバーと分子的に同一のポリマーであることが多い。サブミクロン繊維及びマイクロファイバーの流れが合流するにつれ、サブミクロン繊維はマイクロファイバー間に分散される。特にｘ−ｙ次元においてはかなり均一な混合物が得られるが、ｚ次元の分布は距離１０７、角度θ、並びに合流する流れの質量及び速度の制御といった、特定の工程によって制御される。合流した流れは図２のコレクタ１９へと続き、そこでウェブ状の複合不織布ウェブ３０２として捕集される。
【０１２２】
本開示の複合不織布ウェブに含まれる、マイクロファイバーに対するサブミクロン繊維の相対量は、意図されているウェブの用途次第で変化させることができる。有効量、即ち、所望性能を達成するために有効な量は重量に関して大きい必要はない。通常、マイクロファイバーは、ウェブ繊維の少なくとも１重量％及び約７５重量％未満を占める。マイクロファイバーは表面積が大きいため、少量でも所望性能を達成し得る。非常に小さなマイクロファイバーを含むウェブの場合、マイクロファイバーは一般にウェブの繊維表面積の少なくとも５％を占め、より典型的には繊維表面積の１０又は２０％以上を占める。本発明の代表的実施形態で特に利点となるのは、濾過又は断熱又は防音といった必要な用途に直径の小さい繊維を供することができることである。
【０１２３】
マイクロファイバー及びサブミクロン繊維の状態に応じて、捕集中に両繊維間にある程度結合が生じる場合がある。但し、所望の凝集性を有するマトリックスを提供し、ウェブをより取り扱い易くして、サブミクロン繊維がマトリックス内により良好に保持されるようにするため（繊維の「結合」とは、ウェブが通常の取り扱いに供されても概ね分離しないように繊維同士を互いに固着させることを意味する）捕集されたウェブにおけるマイクロファイバー間では更なる結合が必要であるのが普通である。
【０１２４】
点結合工程中で、又は平滑なカレンダロールにより加えられる熱及び圧力を用いた、従来の結合技法を用いることができるが、このような工程は、繊維の望ましくない変形又はウェブの圧縮の原因となる場合がある。マイクロファイバー結合のより好ましい技法は、米国特許出願公開第２００８／００３８９７６Ａ１号に教示されている。この技法を行うための装置は、図面の図１、５及び６に例示されている。
【０１２５】
簡潔に要約すると、本発明に適用される場合、この好ましい技法は、マイクロファイバー及びサブミクロン繊維の捕集したウェブを、制御下の加熱及び急冷作業に供することを伴い、本作業は、ａ）マイクロファイバーを軟化するのに十分な温度に加熱された気流をウェブ中に強制的に通し、この加熱流を、繊維が完全に溶融するには短い別個の時間だけ付与して、マイクロファイバーを繊維の交点（例えば凝集性を有する、又は結合したマトリックスを形成するために十分な交点）にて十分に互いに結合させることと、ｂ）直ちに、加熱流より少なくとも５０℃低い温度にて気流をウェブに強制的に通し、前記繊維を急冷すること、とを含む（上述の米国特許出願公開第２００８／００３８９７６Ａ１号で規定されているように、「強制的に」とは、気流を推進しウェブを通過させるために通常の室内圧力に加えて気流に力を加えることを意味し、「直ちに」とは、同作業の一部として行なう、即ち、次の処理工程の前にウェブがロールに巻回される場合に生じるような保管期間を介在することがないことを意味する）。この技法は略語として、急冷フロー加熱技法と記載され、同装置は急冷フローヒーターとして記載されている。
【０１２６】
サブミクロン繊維は、結合作業中に、実質的に溶融する、又は繊維構造を失うことはなく、繊維の原寸法を有する個別のマイクロファイバーのままでいることが分かっている。特定の理論に束縛されるものではないが、出願人は、サブミクロン繊維はマイクロファイバーとは異なる結晶性の低い形態を有すると信じ、結合作業中に限られた熱をウェブに加えると、この熱は、サブミクロン繊維の溶融が起きる前に、サブミクロン繊維中で結晶成長が現れる際に消耗されてしまう、と理論づけている。この理論が正しいかどうかに拘わらず、サブミクロン繊維が実質的に溶融又は歪曲せずにマイクロファイバーの結合が起きることは事実であり、ウェブ完成品の特性に有益であり得る。
【０１２７】
記載の方法の一変形例は、上述の米国特許出願公開第２００８／００３８９７６Ａ１号により詳細に教示されるように、マイクロファイバー中の２つの異なる種類の分子相の存在を利用している。第１の種類は、鎖延長又は歪誘起による結晶性ドメインが比較的多く存在することから微結晶特性分子相と呼ばれ、第２の種類は、結晶秩序が低い（即ち、鎖延長がない）ドメイン及び非晶質ドメインが比較的多く存在することから非晶質特性相と呼ばれるが、後者は、結晶化には足りない程度の何らかの秩序又は配向を有する場合がある。これら２つの種類の相は、必ずしも明確な境界を有するわけではなく、互いに混在することがあり、異なる溶融及び／又は軟化特性を含む異なる種類の特性を有する。鎖延長の結晶性ドメインがより多く存在することを特徴とする第１の相は、第２相が溶融又は軟化する温度（例えば、秩序がより低い結晶性ドメインの融点によって変更されるような非晶性ドメインのガラス転移温度）より高い温度（例えば、鎖延長結晶性ドメインの融点）にて溶融する。
【０１２８】
記載の方法で述べられている変形例では、微結晶特性相が溶融しないままで繊維の非晶質特性相が溶融又は軟化するのに十分な温度及び時間で加熱を行なう。一般に、加熱気流は、繊維のポリマー材料の溶融開始温度より高い温度である。加熱後、ウェブは上述のように急速に急冷される。
【０１２９】
捕集したウェブをこのような温度で処理すると、マイクロファイバーの形態が精製されることが分かり、これは次のように理解される（「理解」とは一般に理論に基づく考察を含むものであり、本明細書中で「理解」と述べることによって束縛されることは本発明者らの望むところではない）。非晶質特性相に関して、望ましくない（軟化を妨げる）結晶成長の影響を受けやすい相の分子材料の量は、処理前ほど多くはない。非晶質特性相は、従来の未処理繊維では熱結合作業の間に結晶性が不必要に増大することになる、分子構造のある種の洗浄又は低減を受けたと理解される。本発明の特定の代表的実施形態において処理された繊維は、ある種の「反復的軟化」が可能である可能性がある。即ち、繊維全体が溶融してしまう温度より低い温度領域内での温度上昇及び下降のサイクルに繊維が曝されるにつれ、繊維、特に繊維の非晶質特性相が、軟化及び再固結のサイクルをある程度繰り返すことを意味する。
【０１３０】
実際面では、処理済みの（加熱及び急冷処理の結果、既に有用な結合を概ね示している）ウェブを加熱して、繊維の更なる自己結合をもたらすことができる場合は、反復的軟化していることを意味する。軟化及び再固結のサイクルは無限には継続しなくてもよいが、一般に、例えば本発明の特定の代表的実施形態に係る熱処理の間に繊維が初めて熱に曝されることによって結合し、後に再び加熱されて再軟化及び更なる結合をもたらすか、又は所望により、カレンダ加工又は再成形のような他の作業を行なえば、十分である。例えば、繊維の結合力向上を利用して、ウェブを平滑面にカレンダ加工したり、又は、例えばフェイスマスクに成型するなど非平面形状を与えてもよい（但しこのような場合の結合は自己結合には限られない）。
【０１３１】
非晶質特性相又は結合相がウェブ結合、カレンダ加工、成形又はその他の同様の作業中に上述の軟化機能を有する一方、繊維の微結晶特性相もまた重要な役割、即ち繊維の基本的な繊維構造を強化する役割を有する。微結晶特性相は、一般に、結合又は同様の作業中も非溶融状態を保つことができるが、それは、その融点が、非晶質特性相の溶融／軟化点よりも高く、したがって、繊維全体を通じて延在すると共に繊維構造及び繊維寸法を支持するマトリックスが原状のままに保たれるからである。
【０１３２】
したがって、自己結合作業においてウェブを加熱することにより、繊維交点にてある程度流動及び合体することによって繊維が共に結合するとしても、基本的に個別の繊維構造は、交点間及び結合間の繊維長さに渡って実質的に保持される。好ましくは繊維の断面は、交点間又は作業中に形成される結合間の繊維長さに渡って変化しないままである。同様に、ウェブをカレンダ加工することにより、カレンダ加工作業の圧力及び熱により繊維が再構成される（それによって繊維は、カレンダ加工中に押圧された形状を永久的に保持し、ウェブの厚さをより均一にする）としても、繊維は一般に、個別の繊維のままであり、結果として所望のウェブ多孔性、濾過、及び絶縁特性が保持される。
【０１３３】
図６及び７に示すように、本開示の特定の代表的実施形態の好ましい実施方法において、形成済みの複合不織布ウェブ、例えば図１ａの複合不織布ウェブ３０２は、コレクタ１９上に設置された制御加熱装置２００の下部を移動するコレクタ１９（図２参照）により移送される。代表的な加熱装置２００は、上側プレナム２０２及び下側プレナム２０３に分割されたハウジング２０１を備える。上側及び下側プレナムは、典型的には均一な寸法及び間隔である一連の孔２０５によって開口されたプレート２０４で隔てられている。導管２０７から開口部２０６を通じて、典型的には空気である気体が上側プレナム２０２に供給され、プレート２０４は、上側プレナムに供給された空気が、プレートを通って下側プレナム２０３に到達するときに、非常に均一に分配されるよう、気流分配手段として機能する。他の有用な気流分配手段には、フィン、バッフル、マニホルド、エア・ダム、スクリーン又は焼結プレートなど、即ち、空気を均一に分布させる各種装置が含まれる。
【０１３４】
例示の加熱装置２００では、下側プレナム２０３の底壁２０８には細長いスロット２０９が形成され、これを通って下側プレナムからの加熱された空気の細長い又はナイフ状の流れ２１０が、加熱装置２００の下部でコレクタ１９上を移動している複合不織布ウェブ３０２上に吹き付けられる（図７では、複合不織布ウェブ３０２及びコレクタ１９は一部切欠いて示している）。排気装置１４は、好ましくは、加熱装置２００のスロット２０９下に十分延在している（のみならず、後述するように、加熱流２１０を超えた、符号２２０で示される領域を通る距離２１８に渡ってウェブ下流に延びている）。したがって、プレナムにて加熱された空気は、プレナム２０３内にて内圧下にあり、スロット２０９においては更に排気装置１４の排気真空下におかれる。排気力を更に制御するために、有孔プレート２１１をコレクタ１９の下方に位置決めして、ある種の背面圧力又は流量制限手段を与え、加熱気流２１０が捕集された複合不織布ウェブ３０２の幅又は加熱領域に所望の程度渡って広がり、捕集された塊に生じ得る低密度部分を通って流れるのを防止することを確実にしてもよい。他の有用な流量制限手段としてはスクリーン又は燒結プレートが挙げられる。
【０１３５】
所望の制御を達成するために、プレート２１１内の開口部の数、寸法及び密度を、異なる領域で変えてよい。マイクロファイバー形成装置を大量の空気が通過し、繊維が領域２１５にてコレクタ１９に到達する際には排出されなければなならい。領域２１６ではウェブ及びコレクタ中を十分な空気が通過し、ウェブを様々な処理空気の流れの下の位置に保持する。また、加熱処理領域２１７下では、処理空気がウェブを通過できるようプレートには十分な開口度が必要とされるが、一方では、空気が均一に分布することを確実にするために十分な抵抗力が与えられる。
【０１３６】
塊のうち加熱される領域はその全体に渡って温度−時間条件を制御しなければならない。ウェブを通過する加熱気流２１０の温度が５℃、好ましくは２℃又は１℃でもよい範囲内であるとき、処理中の塊の幅に渡って最良の結果が得られた（加熱空気の温度は、作業の制御がし易いよう、ハウジング２０１への加熱空気の入口にて測定されることが多いが、熱電対を用い捕集したウェブに隣接して測定することもできる）。加えて、加熱装置は、例えば、加熱が過度になる又は不足することを避けるためにヒーターをオンとオフとの間で迅速に切り替えることによって、空気流が長時間に渡って安定した温度に維持されるように操作される。好ましくは、温度を、１秒間隔で測定する場合に、目標温度の１℃以内に保つ。
【０１３７】
加熱を更に制御するために、加熱空気流２１０の付加後に塊を素早く急冷に供する。一般には、制御された加熱空気流２１０から塊３０２が離れた直後に、複合不織布ウェブ上及び中に周囲空気を導入することで、このような急冷を達成できる。図６の符号２２０は、ウェブが加熱空気流を通過した後に排気装置によって周囲空気をウェブ中に導入する領域を示す。実際には、このような空気は、ハウジング２０１の基部の下方、例えば図面の図６で符号２２０ａにて示される領域に導入することができ、これにより空気はウェブが加熱空気流２１０を離れるほぼ直後にウェブに到達する。排気装置１４は、コレクタに沿って距離２１８に渡り加熱装置１００を越えて延び、複合不織布ウェブ３０２全体の完全な冷却及び急冷を確実なものにする。簡潔にする目的で、加熱急冷複合装置を冷却流ヒーターと呼ぶ。
【０１３８】
急冷の１つの目的は、ウェブに含有されるマイクロファイバーに望ましくない変化が生じる前に熱を取り除くことである。急冷の別の目的は、ウェブ及び繊維から熱を迅速に除去することであり、それにより後で繊維に生じる結晶化又は分子秩序化の程度及び特性を制限する。溶融／軟化状態から固化状態へ急速に急冷することにより、非晶質特性相は凍結してより純度の高い結晶質形態となり、繊維の軟化又は反復的軟化を阻害する分子状物質の量は減少すると考えられる。ほとんどの用途で急冷は非常に好ましいが、一部の用途では必ずしも必要であるとは限らない。
【０１３９】
急冷を達成するために、塊を公称融点より少なくとも５０℃低い温度の気体によって冷却するのが望ましい。また急冷気体は、少なくともおよそ１秒間、付与するのが望ましい（公称融点はポリマー供給元が記載していることが多い。示差走査熱量測定を用いて同定することもでき、本明細書で用いる場合、ポリマーに関する「公称融点」は、ポリマーの溶融領域において最大値が１つだけの場合には二次熱総熱流量ＤＳＣプロットの最大ピークとして定義され、複数の融点を示す複数の最大値が存在する場合（例えば、２つの別個の結晶相の存在のため）は、最も高い振幅の溶融ピークが生じる温度として定義する）。いずれの場合も、急冷気体又は他の流体は繊維を急速に固化するに足る十分な熱容量を有する。
【０１４０】
本発明の特定の代表的実施形態の利点として、マイクロファイバーウェブ中に保持されているサブミクロン繊維が、全てサブミクロン繊維からなる層に比べ、圧縮からより良く保護される可能性が挙げられる。マイクロファイバーは一般に、サブミクロン繊維より大きく、硬く、そして強く、またマイクロファイバーの材料とは異なる材料から製造することができる。サブミクロン繊維間にマイクロファイバーが存在し、圧力を与える物体があることで、サブミクロン繊維にかかる圧壊力の付与に制限がかかる可能性がある。特に、非常に壊れやすいことがあるサブミクロン繊維の場合、本発明の特定の代表的実施形態により圧縮又は圧壊に対する抵抗力が増すことは、重要な利点をもたらす。本開示のウェブに、例えば巨大な貯蔵ロール又は二次的処理において巻回されることで圧力がかけられても、本開示のウェブは、ウェブ圧縮に対する良好な抵抗力を示すことができるが、もしそうでない場合は圧力損失が増大してフィルタの捕集性能が悪化する。マイクロファイバーが存在することで、ウェブ強度、剛性及び取り扱い特性といった他の特性も加えることができる。
【０１４１】
繊維の直径は、必要とされる濾過、音吸収、及びその他の特性を提供するために調整することができる。例えば、望ましくは、マイクロファイバーが５〜５０マイクロメートル（μｍ）のメジアン直径を有し、サブミクロン繊維が０．１μｍ〜１μｍ未満、例えば０．９μｍのメジアン直径を有することができる。好ましくは、マイクロファイバーが５μｍ〜５０μｍのメジアン直径を有するのに対し、サブミクロン繊維は好ましくは０．５μｍ〜１μｍ未満、例えば０．９μｍのメジアン直径を有する。
【０１４２】
上述のように、本発明の特定の代表的実施形態は特に、非常に小さなマイクロファイバー、例えばメジアン直径が１μｍ〜約２μｍの極細マイクロファイバーを、サブミクロン繊維と混合するのに有用であり得る。また、上述のように、ウェブ中で例えばマイクロファイバーに対するサブミクロン繊維の比率に関しウェブの厚さに渡って勾配を設けるのが望ましい場合があり、これは、サブミクロン繊維流の空気速度又は質量流量などの処理条件、又は、マイクロファイバー流からダイまでの距離及びサブミクロン繊維流の角度を含む、マイクロファイバー流及びサブミクロン繊維流の交点配置を変えることにより達成できる。本開示の複合不織布ウェブの一端縁近傍にサブミクロン繊維が集中していると、気体及び／又は液体濾過用途において特に有用であり得る。
【０１４３】
本開示の様々な実施形態に従ってマイクロファイバー又はサブミクロン繊維を調製する際、異なる繊維形成材料を溶融紡糸押出成形ヘッド又はメルトブローダイの異なる開口部から押し出して、繊維混合物を含むウェブを調製してもよい。不織布繊維ウェブの濾過性能を高めるためこれに帯電させる方法もまた様々なものが入手可能である。例えば、米国特許第５，４９６，５０７号（Ａｎｇａｄｊｉｖａｎｄ）を参照。
【０１４４】
ウェブをサブミクロン繊維自体から調製できても、このようなウェブは薄く脆弱であろう。しかし、凝集性で結合され配向された複合繊維構造にて、サブミクロン繊維集団をマイクロファイバー集団に組み入れることで、強靭で自立型のウェブ又はシート材料を、任意の支持層と共に又は無しに、得ることができる。
【０１４５】
上述の複合不織布ウェブ製造方法に加え、以下の工程の１つ以上を形成後のウェブに対し実施してもよい。
【０１４６】
（１）複合不織布ウェブを処理経路に沿って更なる処理作業に向け進ませる工程、
（２）１つ以上の追加層を、サブミクロン繊維構成要素、マイクロファイバー構成要素、及び／又は任意の支持層の外表面に接触させる工程、
（３）複合不織布ウェブをカレンダ加工する工程、
（４）複合不織布ウェブを表面処理剤又は他の組成物（例えば、難燃剤組成物、接着剤組成物、又は印刷層）でコーティングする工程、
（５）複合不織布ウェブを厚紙又はプラスチック管に取り付ける工程、
（６）複合不織布ウェブをロール形状に巻回する工程、
（７）複合不織布ウェブをスリット加工し、２つ以上のスリットロール及び／又は複数のスリットシートを形成する工程、
（８）複合不織布ウェブを成形型に配置し、複合不織布ウェブを新しい形状に成型する工程、
（９）任意の感圧接着剤層がある場合は露出したこの層上に剥離ライナーを塗布する工程、及び
（１０）複合不織布ウェブを、接着剤又は、クリップ、ブラケット、ボルト／ネジ、釘、及びストラップを含むがこれに限られないその他いずれかの取付手段を介し、別の基材に取り付ける工程。
【０１４７】
Ｄ．複合不織布ウェブの使用方法
本開示はまた、本開示の複合不織布ウェブを様々な吸収用途において用いる方法を対象としている。更なる態様において、本開示は、メジアン直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団と、メジアン直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団とを含む複合不織布ウェブであって、繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、前記複合不織布ウェブは厚さを有し、１０％未満のソリディティを示す、複合不織布ウェブを含む製品に関する。代表的実施形態においては、上記製品は、気体濾過用品、液体濾過用品、音吸収用品、表面洗浄用品、細胞増殖支持体用品、医薬品供給用品、個人的衛生用品、又は創傷包帯用品であってもよい。
【０１４８】
例えば、本開示のソリディティの低いサブミクロン繊維を有する複合不織布ウェブは、ソリディティが低いことで圧力損失が抑えられることから、気体濾過用途において有益であり得る。サブミクロン繊維ウェブは一般に、ソリディティを下げることでその圧力損失が抑えられる。本開示のソリディティの低いサブミクロン繊維を有する複合不織布ウェブはまた、集塵に伴う圧力損失の上昇が緩やかとなる可能性がある。集塵用サブミクロン繊維形成の現在の技術では、より粗いマイクロファイバーウェブに比べて、特に微細なサブミクロン繊維ウェブはソリディティがより高いことが１つの原因となり、圧力損失がかなり高い。
【０１４９】
加えて、サブミクロン繊維は集塵効率を改良させる可能性があるため、サブミクロン繊維を気体濾過に用いることは特に有益であり得る。特に、サブミクロン繊維は、より粗い繊維より空気中のより小さい直径の粒状物質を捕捉し得る。例えば、サブミクロン繊維は、寸法が約１０００ナノメートル（ｎｍ）未満、より好ましくは約５００ｎｍ未満、更により好ましくは約１００ｎｍ未満、最も好ましくは約５０ｎｍ未満の空気中の粒状物質を、より効率よく捕捉し得る。このような気体フィルタは、個人用呼吸保護具、暖房、換気、及び空調（ＨＶＡＣ）用フィルタ、自動車用エアフィルタ（例えば、自動車エンジン用エアクリーナ、自動車用排気ガス濾過、自動車の乗員室空気濾過）、及びその他の気体中粒子濾過用途において特に有用であり得る。
【０１５０】
また、ソリディティの低いサブミクロン繊維を本開示の複合不織布ウェブの形態で含有する液体フィルタは、またサブミクロンサイズの液体中の粒状物質捕捉のために小さな孔径を維持しながら、深部捕集性能を向上させるという利点を有し得る。これらの特性によりフィルタは目詰まりを起こすことなく、より捕捉の難しい粒状物質を多く捕捉することができるため、フィルタの捕集性能が改善される。
【０１５１】
ソリディティの低いサブミクロン繊維を含有する本開示の複合不織布ウェブはまた、膜を支持するための好ましい基材であり得る。ソリディティの低い微細ウェブは、膜を物理的に支持するだけでなく、深部のプレフィルタとしても機能することができ、膜の寿命を向上させる。このようなシステムを利用すれば、非常に効率の良い対称又は非対称膜として機能させることができる。このような膜の用途としては、イオン除去、超濾過、逆浸透、選択的結合及び／又は吸着、及び燃料電池移送反応システムが挙げられる。
【０１５２】
本開示のソリディティの低いサブミクロン繊維を有する複合不織布ウェブは、細胞増殖を促す合成マトリックスとしてもまた有用であり得る。微細サブミクロン繊維による開放構造は、自然に発生する系を模倣し、インビボにより近い挙動を促すことができる。これは、現在の製品（例えばミネソタ州ミネアポリスのドナルドソン社（Donaldson Corp.）が市販するドナルドソン・ウルトラウェブ（商標）シンセティックＥＣＭ（Donaldson ULTRA-WEBTM Synthetic ECM））では、繊維マトリックス内に細胞がほとんど又は全く浸透せずに、高ソリディティ繊維のウェブが合成支持膜として機能するのとは対照的である。
【０１５３】
本開示の複合不織布ウェブにより得られる構造はまた、表面洗浄用の拭取り布としても効果的であり、微細なサブミクロン繊維が柔らかい拭取り布を形成し、一方では、ソリディティの低いことが洗剤貯留部及び汚物捕捉用の高い気孔体積が得られるという利点をもたらす。
【０１５４】
特定の一代表的実施形態においては、複合不織布製品の使用方法は、一領域における音を吸収する方法を含み、前記方法は前記領域の少なくとも一部をサブミクロン繊維構成要素にて囲う工程を含み、前記サブミクロン繊維構成要素は１μｍ未満のメジアン繊維直径を有する繊維を含む。
【０１５５】
防音用途及び断熱用途では、低ソリディティ形態の微細なサブミクロン繊維を提供することで、サブミクロン繊維の表面積をより露出させることで音吸収性が高まり、かつ、所定の坪量に対してより厚いウェブとすることで特に低周波数の音吸収性が高まる。特に断熱用途においては、サブミクロン繊維を含有する低ソリディティの微細サブミクロン繊維断熱材は、断熱空気を捕捉するためソリディティが非常に低いウェブでありながら、柔らかな感触と高いドレープ性を有するであろう。防音及び／又は断熱製品の幾つかの実施形態においては、サブミクロン繊維構成要素を含む複合不織布ウェブを、単独で又は支持層上に設けて、全領域を囲んでもよい。支持層及び微細サブミクロン繊維集団（単数又は複数）は、互いに均質に分散している必要はない。様々な孔径、高密度領域、外皮、又は流路を設ける上で、緩衝性、弾性、及び非対称充填におけるフィルタの濾材充填において利点となる場合がある。
【実施例】
【０１５６】
以上、本発明の代表的実施形態を説明し、更に次の実施例として以下に例示するが、これらが本発明の範囲を限定することは一切ないと解釈すべきである。逆に、言うまでもなく明らかであるが、本明細書中の説明を読むことによって、本開示の趣旨及び／又は添付の請求項の範囲を逸脱することなく当業者に示唆され得る様々な他の実施形態、修正、及びそれらの均等物を採用することができる。更に、本開示の広範囲で示す数値的範囲及びパラメータは、近似値であるが、具体的実施例に記載の数値は可能な限り正確なものを報告している。しかし、いずれの数値にも、これらの各試験測定値に見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差が内在している。最低限でも、特許請求の範囲に対する均等論の適用を制限しようとするものではないが、各数値パラメータは少なくとも、報告された有効数字の数値を考慮して、通常の数値丸め法を適用することによって解釈されるべきである。
【０１５７】
複合不織布ウェブの作製
スパンボンド工程から得られた繊維を、米国特許第４，５３６，３６１号に記載の方法から製作されたサブミクロン繊維に工程内混合することにより、実施例の複合不織布ウェブを形成した。使用したスパンボンド工程は、米国特許第６，８２４，３７２号に記載のように、配向繊維を製作することで知られるオープンシステムである。本工程は、サブミクロン繊維ダイからの繊維を、空気式細径化器の下方であってコレクタベルトの上方でスパンボンド繊維のカーテン内に吹き付けるよう構成した。
【０１５８】
サブミクロン繊維製造工程では、テキサス州ヒューストンのトータル・ペトロケミカルズ（Total Petrochemicals）製ポリプロピレン（３９６０等級）を使用した。前記ポリマーを１．９１ｃｍ（３／４インチ）径の単軸押出成形機を用いて溶融し、サブミクロン繊維形成ダイに向け供給した。ダイは２９０℃に加熱し、ここへポリマーを１分当たり７グラムの流量で供給した。室温の空気を０．５５ＭＰａ（インチ平方当たり８０ポンド）の圧力でダイに供給した。スパンボンド繊維製造工程でも３９６０等級のポリプロピレンを使用し、工程温度は２３０℃であった。ポリマーの流量は１孔につき１分当たり０．２グラムとした。繊維細径化器は、１分当たり空気量４．４標準立方メートルに設定した。
【０１５９】
繊維サンプルを２つ採取した。第１のサンプル、サンプル１は、繊維混合後に、ウェブを１５０℃に設定した通気結合機に通して結合させてから巻回した。第２のサンプル、サンプル２は、追加の結合工程無しに、混合後に直接巻回した。
【０１６０】
２つのサンプルについて、メジアン繊維直径、坪量、厚さ（１ミル＝２５マイクロメートル、及びソリディティを測定した。メジアン繊維直径を測定するため、各ウェブからのサンプルに金ーパラジウムをスパッタコーティングし、走査型電子顕微鏡にて検査した。マイクログラフ中の繊維の２つの集団のメジアン直径を測定し、メジアン直径を報告した。各サンプルにつき、各集団の少なくとも５０の個々の繊維を測定した。主にマイクロファイバーであるスパンボンド繊維とサブミクロン繊維との間で直径差が大きいため、双方の繊維集団のメジアン直径は概してスパンボンド繊維直径に近いがこれよりわずかに低い値となった。測定結果を表Ｉに示す。
【０１６１】
【表１】
【０１６２】
本明細書全体において、「一実施形態」「特定の実施形態」「１つ以上の実施形態」又は「ある実施形態」というときは、「実施形態」という用語の前に「代表的」という用語を含むか否かにかかわらず、実施形態に関して説明される具体的な特徴、構造、材料、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書の随所における「１つ以上の実施形態では」「特定の実施形態では」「一実施形態では」又は「ある実施形態では」といった表現があっても、必ずしも本発明の同一の実施形態を指すわけではない。更に、具体的な特徴、構造、材料、又は特性は、任意の好適な方法で１つ以上の実施形態において組み合わされてもよい。
【０１６３】
本明細書で特定の代表的実施形態を詳細に説明したが、当然のことながら、当業者は上述の説明を理解した上で、これらの実施形態の代替物、変更物、及び均等物を容易に想起することができるであろう。したがって、本開示は本明細書で以上に述べた例示の実施形態に不当に限定されるべきではないと理解すべきである。特に、本明細書で用いているように、端点による数値範囲が記載される場合、その範囲内に包含される全ての数を含むことを意図している（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、及び５を含む）。加えて、本明細書で用いる数字は全て、「約」という用語で修飾されることを前提とする。更に、本明細書中で参照した刊行物及び特許は全て、個別の刊行物又は特許のそれぞれが具体的及び個別に表示されて参照により組み込まれるのと同程度に、その全体が組み込まれる。様々な代表的実施形態を上で説明した。これら及び他の実施形態は、下記の特許請求の範囲内にある。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メジアン直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団と、
メジアン直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団と
を含む複合不織布ウェブであって、前記繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、更に、前記複合不織布ウェブは厚さを有し、１０％未満のソリディティを示す、複合不織布ウェブ。
【請求項２】
前記サブミクロン繊維集団が、約０．２μｍ〜約０．９μｍの範囲のメジアン繊維直径を有する、請求項１に記載のウェブ。
【請求項３】
前記マイクロファイバー集団が、約２μｍ〜約５０μｍの範囲のメジアン繊維直径を有する、請求項１に記載のウェブ。
【請求項４】
前記サブミクロン繊維集団及び前記マイクロファイバー集団のうち少なくとも１つが、ポリマー繊維を含む、請求項１に記載のウェブ。
【請求項５】
前記ポリマー繊維が、ポリプロピレン、ポリエチレン、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、ポリアミド、ポリウレタン、ポリブテン、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルフォン、液晶ポリマー、ポリエチレン−コ−ビニルアセテート、ポリアクリロニトリル、環状ポリオレフィン、ポリオキシメチレン、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、又はこれらの組合せを含む、請求項４に記載のウェブ。
【請求項６】
前記ポリマー繊維が、ポリオレフィン繊維を含む、請求項４に記載のウェブ。
【請求項７】
前記サブミクロン繊維集団が、前記マイクロファイバー集団を含む下層の上に上層を形成する、請求項１に記載のウェブ。
【請求項８】
支持層を更に含む、請求項１に記載のウェブ。
【請求項９】
前記支持層が、不織布、織布、編布、発泡体層、フィルム、紙の層、裏面粘着層、又はこれらの組み合わせを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記支持層が、ポリマー不織布を含む、請求項８に記載のウェブ。
【請求項１１】
前記支持層が、短繊維が結合されたウェブを含み、更に、前記支持層が、熱結合、接着剤結合、粉末バインダ、水流交絡法、ニードルパンチ、カレンダ加工、又はこれらの組み合わせを用いて結合される、請求項８に記載のウェブ。
【請求項１２】
前記支持層の前記上層とは反対側に接着剤層を更に含む、請求項８に記載のウェブ。
【請求項１３】
前記マイクロファイバー集団が、前記サブミクロン繊維集団を含む下層の上に上層を形成する、請求項１に記載のウェブ。
【請求項１４】
前記下層の前記上層とは反対側に隣接する支持層を更に備える、請求項１３に記載のウェブ。
【請求項１５】
前記支持層が、複数のマイクロファイバーを含む、請求項１４に記載のウェブ。
【請求項１６】
前記支持層を含む前記複数のマイクロファイバーが、前記上層を形成する前記マイクロファイバー集団と組成的に同一である、請求項１５に記載のウェブ。
【請求項１７】
前記サブミクロン繊維集団が前記マイクロファイバー集団と混合されて不均質な繊維混合物を形成する、請求項１に記載のウェブ。
【請求項１８】
前記マイクロファイバーの数に対する前記サブミクロン繊維の数の比が、前記複合不織布ウェブの厚さに渡って変化する、請求項１７に記載のウェブ。
【請求項１９】
前記マイクロファイバーの数に対する前記サブミクロン繊維の数の比が、前記複合不織布ウェブの厚さに渡って減少する、請求項１８に記載のウェブ。
【請求項２０】
前記マイクロファイバーの数に対する前記サブミクロン繊維の数の比が、前記複合不織布ウェブの厚さの半分により決定される中心線の近傍のピーク値から、前記複合不織布ウェブの主表面における、これより低い値まで変化する、請求項１８に記載のウェブ。
【請求項２１】
複合不織布ウェブの製造方法であって、
ａ．メジアン繊維直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団を形成することと、
ｂ．メジアン繊維直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団を形成することと、
ｃ．前記サブミクロン繊維及びマイクロファイバーを混合して、複合不織布ウェブとすること、
とを含み、前記繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、更に、前記複合不織布ウェブは厚さを有し、１０％未満のソリディティを示す、複合不織布ウェブの製造方法。
【請求項２２】
前記サブミクロン繊維集団が、約０．２μｍ〜約０．９μｍの範囲のメジアン繊維直径を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記マイクロファイバー集団が、約２μｍ〜約５０μｍの範囲のメジアン繊維直径を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記サブミクロン繊維集団及び前記マイクロファイバー集団のうち少なくとも１つが、ポリマー繊維を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記ポリマー繊維が、ポリプロピレン、ポリエチレン、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、ポリアミド、ポリウレタン、ポリブテン、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルフォン、液晶ポリマー、ポリエチレン−コ−ビニルアセテート、ポリアクリロニトリル、環状ポリオレフィン、ポリオキシメチレン、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、又はこれらの組合せを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ポリマー繊維が、ポリオレフィン繊維を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記サブミクロン繊維集団が、前記マイクロファイバー集団を含む下層にの上に上層として形成される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記サブミクロン繊維集団及び前記マイクロファイバー集団が、その上に堆積される支持層を形成することを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
前記支持層が、不織布、織布、編布、発泡体層、フィルム、紙の層、裏面粘着層、又はこれらの組み合わせを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記支持層が、ポリマー不織布を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記支持層が、短繊維が結合されたウェブを含み、更に、前記支持層が、熱結合、接着剤結合、粉末バインダ、水流交絡法、ニードルパンチ、カレンダ加工、又はこれらの組み合わせを用いて結合される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記上層とは反対側の前記支持層に隣接する接着剤層を塗布することを更に含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記マイクロファイバー集団の一部が、前記サブミクロン繊維集団を含む下層の上に上層を形成する、請求項１０に記載の方法。
【請求項３４】
前記上層とは反対側の前記下層に隣接する支持層を更に備える、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記支持層が、複数のマイクロファイバーを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記支持層を含む前記複数のマイクロファイバーが、前記上層を形成する前記マイクロファイバー集団と組成的に同一である、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記サブミクロン繊維集団が、前記マイクロファイバー集団と混合されて、不均質な繊維混合物を形成する、請求項２１に記載の方法。
【請求項３８】
前記マイクロファイバーの数に対する前記サブミクロン繊維の数の比が、前記複合不織布ウェブの厚さに渡って変化する、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記マイクロファイバーの数に対する前記サブミクロン繊維の数の比が、前記複合不織布ウェブの厚さに渡って減少する、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記マイクロファイバーの数に対する前記サブミクロン繊維の数の比が、前記複合不織布ウェブの厚さの半分により決定される中心線の近傍のピーク値から、前記複合不織布ウェブの主表面における、これより低い値まで変化する、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記メジアン繊維直径が、１μｍ未満の前記サブミクロン繊維集団を形成することが、メルトブロー法、溶融紡糸、電界紡糸、ガスジェットフィブリル化法、又はこれらの組み合わせを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項４２】
前記メジアン繊維直径が、少なくとも１μｍの前記マイクロファイバー集団を形成することが、メルトブロー法、溶融紡糸、フィラメント押出成形、又はこれらの組み合わせを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項４３】
前記サブミクロン繊維及び前記マイクロファイバーを混合して複合不織布ウェブとすることが、繊維流の混合、水流交絡、湿式形成、プレキシフィラメント形成、又はこれらの組み合わせを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項４４】
請求項２１に記載の方法で調製される前記複合不織布ウェブを含む製品であって、気体濾過用品、液体濾過用品、音吸収用品、表面洗浄用品、細胞増殖支持体用品、医薬品供給用品、個人的衛生用品、及び創傷包帯用品、からなる群から選択される、製品。
【請求項１】
メジアン直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団と、
メジアン直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団と
を含む複合不織布ウェブであって、前記繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、更に、前記複合不織布ウェブは厚さを有し、１０％未満のソリディティを示す、複合不織布ウェブ。
【請求項２】
前記サブミクロン繊維集団が、約０．２μｍ〜約０．９μｍの範囲のメジアン繊維直径を有する、請求項１に記載のウェブ。
【請求項３】
前記マイクロファイバー集団が、約２μｍ〜約５０μｍの範囲のメジアン繊維直径を有する、請求項１に記載のウェブ。
【請求項４】
前記サブミクロン繊維集団及び前記マイクロファイバー集団のうち少なくとも１つが、ポリマー繊維を含む、請求項１に記載のウェブ。
【請求項５】
前記ポリマー繊維が、ポリプロピレン、ポリエチレン、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、ポリアミド、ポリウレタン、ポリブテン、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルフォン、液晶ポリマー、ポリエチレン−コ−ビニルアセテート、ポリアクリロニトリル、環状ポリオレフィン、ポリオキシメチレン、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、又はこれらの組合せを含む、請求項４に記載のウェブ。
【請求項６】
前記ポリマー繊維が、ポリオレフィン繊維を含む、請求項４に記載のウェブ。
【請求項７】
前記サブミクロン繊維集団が、前記マイクロファイバー集団を含む下層の上に上層を形成する、請求項１に記載のウェブ。
【請求項８】
支持層を更に含む、請求項１に記載のウェブ。
【請求項９】
前記支持層が、不織布、織布、編布、発泡体層、フィルム、紙の層、裏面粘着層、又はこれらの組み合わせを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記支持層が、ポリマー不織布を含む、請求項８に記載のウェブ。
【請求項１１】
前記支持層が、短繊維が結合されたウェブを含み、更に、前記支持層が、熱結合、接着剤結合、粉末バインダ、水流交絡法、ニードルパンチ、カレンダ加工、又はこれらの組み合わせを用いて結合される、請求項８に記載のウェブ。
【請求項１２】
前記支持層の前記上層とは反対側に接着剤層を更に含む、請求項８に記載のウェブ。
【請求項１３】
前記マイクロファイバー集団が、前記サブミクロン繊維集団を含む下層の上に上層を形成する、請求項１に記載のウェブ。
【請求項１４】
前記下層の前記上層とは反対側に隣接する支持層を更に備える、請求項１３に記載のウェブ。
【請求項１５】
前記支持層が、複数のマイクロファイバーを含む、請求項１４に記載のウェブ。
【請求項１６】
前記支持層を含む前記複数のマイクロファイバーが、前記上層を形成する前記マイクロファイバー集団と組成的に同一である、請求項１５に記載のウェブ。
【請求項１７】
前記サブミクロン繊維集団が前記マイクロファイバー集団と混合されて不均質な繊維混合物を形成する、請求項１に記載のウェブ。
【請求項１８】
前記マイクロファイバーの数に対する前記サブミクロン繊維の数の比が、前記複合不織布ウェブの厚さに渡って変化する、請求項１７に記載のウェブ。
【請求項１９】
前記マイクロファイバーの数に対する前記サブミクロン繊維の数の比が、前記複合不織布ウェブの厚さに渡って減少する、請求項１８に記載のウェブ。
【請求項２０】
前記マイクロファイバーの数に対する前記サブミクロン繊維の数の比が、前記複合不織布ウェブの厚さの半分により決定される中心線の近傍のピーク値から、前記複合不織布ウェブの主表面における、これより低い値まで変化する、請求項１８に記載のウェブ。
【請求項２１】
複合不織布ウェブの製造方法であって、
ａ．メジアン繊維直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のサブミクロン繊維集団を形成することと、
ｂ．メジアン繊維直径が少なくとも１μｍであるマイクロファイバー集団を形成することと、
ｃ．前記サブミクロン繊維及びマイクロファイバーを混合して、複合不織布ウェブとすること、
とを含み、前記繊維集団のうち少なくとも１つは配向されており、更に、前記複合不織布ウェブは厚さを有し、１０％未満のソリディティを示す、複合不織布ウェブの製造方法。
【請求項２２】
前記サブミクロン繊維集団が、約０．２μｍ〜約０．９μｍの範囲のメジアン繊維直径を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記マイクロファイバー集団が、約２μｍ〜約５０μｍの範囲のメジアン繊維直径を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記サブミクロン繊維集団及び前記マイクロファイバー集団のうち少なくとも１つが、ポリマー繊維を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記ポリマー繊維が、ポリプロピレン、ポリエチレン、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、ポリアミド、ポリウレタン、ポリブテン、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルフォン、液晶ポリマー、ポリエチレン−コ−ビニルアセテート、ポリアクリロニトリル、環状ポリオレフィン、ポリオキシメチレン、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、又はこれらの組合せを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記ポリマー繊維が、ポリオレフィン繊維を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記サブミクロン繊維集団が、前記マイクロファイバー集団を含む下層にの上に上層として形成される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記サブミクロン繊維集団及び前記マイクロファイバー集団が、その上に堆積される支持層を形成することを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
前記支持層が、不織布、織布、編布、発泡体層、フィルム、紙の層、裏面粘着層、又はこれらの組み合わせを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記支持層が、ポリマー不織布を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記支持層が、短繊維が結合されたウェブを含み、更に、前記支持層が、熱結合、接着剤結合、粉末バインダ、水流交絡法、ニードルパンチ、カレンダ加工、又はこれらの組み合わせを用いて結合される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記上層とは反対側の前記支持層に隣接する接着剤層を塗布することを更に含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記マイクロファイバー集団の一部が、前記サブミクロン繊維集団を含む下層の上に上層を形成する、請求項１０に記載の方法。
【請求項３４】
前記上層とは反対側の前記下層に隣接する支持層を更に備える、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記支持層が、複数のマイクロファイバーを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記支持層を含む前記複数のマイクロファイバーが、前記上層を形成する前記マイクロファイバー集団と組成的に同一である、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記サブミクロン繊維集団が、前記マイクロファイバー集団と混合されて、不均質な繊維混合物を形成する、請求項２１に記載の方法。
【請求項３８】
前記マイクロファイバーの数に対する前記サブミクロン繊維の数の比が、前記複合不織布ウェブの厚さに渡って変化する、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記マイクロファイバーの数に対する前記サブミクロン繊維の数の比が、前記複合不織布ウェブの厚さに渡って減少する、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記マイクロファイバーの数に対する前記サブミクロン繊維の数の比が、前記複合不織布ウェブの厚さの半分により決定される中心線の近傍のピーク値から、前記複合不織布ウェブの主表面における、これより低い値まで変化する、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記メジアン繊維直径が、１μｍ未満の前記サブミクロン繊維集団を形成することが、メルトブロー法、溶融紡糸、電界紡糸、ガスジェットフィブリル化法、又はこれらの組み合わせを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項４２】
前記メジアン繊維直径が、少なくとも１μｍの前記マイクロファイバー集団を形成することが、メルトブロー法、溶融紡糸、フィラメント押出成形、又はこれらの組み合わせを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項４３】
前記サブミクロン繊維及び前記マイクロファイバーを混合して複合不織布ウェブとすることが、繊維流の混合、水流交絡、湿式形成、プレキシフィラメント形成、又はこれらの組み合わせを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項４４】
請求項２１に記載の方法で調製される前記複合不織布ウェブを含む製品であって、気体濾過用品、液体濾過用品、音吸収用品、表面洗浄用品、細胞増殖支持体用品、医薬品供給用品、個人的衛生用品、及び創傷包帯用品、からなる群から選択される、製品。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図１ｅ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１ｂ】
【図１ｃ】
【図１ｄ】
【図１ｅ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１１−５０８１１３（Ｐ２０１１−５０８１１３Ａ）
【公表日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５４０７６８（Ｐ２０１０−５４０７６８）
【出願日】平成２０年１２月１５日（２００８．１２．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８６７５９
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０８５６７９
【国際公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１５日（２００８．１２．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８６７５９
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０８５６７９
【国際公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
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