JP2012517536A5 - - Google Patents

Description

一実施形態では、対の噛み合い部材は対の逆回転の噛み合いローラーを備える。対の噛み合いローラーは、周囲方向に延在する隆起部及び溝を有する第１のローラーと、第１のローラーの溝と噛み合う歯を有する第２のローラーと、を備える。歯は、基底部から先端へとテーパー状に形成され、横断面幅寸法より大きい横断面長さ寸法を有するその基底部で第２のローラーと接合される。このウェブ材料は、逆回転の噛み合いローラーのニップを通して移動され、孔は、一方のローラーの歯がもう一方のローラーの溝と噛み合うにつれて前駆体ウェブ材料に形成される。

代替方法は、機械方向において優勢な分子配向を有する前駆体ウェブ材料を提供する工程と、機械横方向に整列した分子を伴う修正された分子配向を有する塑性変形されたウェブを生成するためにこの前駆体ウェブを機械横方向に塑性変形する工程と、を含む。塑性変形されたウェブは、それ自体に孔を形成するために、逆回転の噛み合いローラー間に形成されるニップを通して移動される。１つのローラーの歯は機械方向に配向される。

この方法は、また、逆回転の噛み合いローラーのニップにウェブ材料を通して移動させる前に、ウェブの塑性変形を選択的場所に限定することによって、ウェブの選択的場所により多くの開いた区域を有する孔を開けるためにも使用することができる。

供給ロール１５２が図１の矢印で示されている方向に回転すると、前駆体ウェブ２０は、様々なアイドラーローラー、張力制御ローラーなど（これらのいずれも図示せず）のいずれかの上又は周囲を含め、当該技術分野において既知の手段によって、機械方向で、対の逆回転の噛み合いロール１０２及び１０４から形成されるニップ１１６に移動する。対の噛み合いロール１０２及び１０４は、ウェブ２０に孔を形成して、孔を形成したウェブ１を形成するように動作する。噛み合いロール１０２及び１０４を図２により詳細に示す。

図２を参照すると、孔を形成したウェブ１に孔を開けるための成形装置１５０の部分がより詳細に示されている。装置１５０のこの部分は、図２では成形装置１００として示されており、それぞれが軸Ａの周囲を回転する対のスチール製噛み合いロール１０２及び１０４を備え、軸Ａは平行であり、かつ同一平面にある。成形装置１００は、以下に図８に関して詳細に示されるように、一定の回転角度にかけてロール１０４上に前駆体ウェブ２０が残るように設計することができるが、図２は、前駆体ウェブ２０が成形装置１００上のニップ１１６を通って真っ直ぐに進み、孔を形成したウェブ１として出るにつれて原則的に何が起きるかを示す。したがって、図２は、ニップ１１６に真っ直ぐに入り真っ直ぐに出て来る孔を形成したウェブ１を示しているが、ニップ１１６より前（前駆体２０に関して）又は後（孔を形成したウェブ１に関して）に、既定の回転角度にかけて前駆体ウェブ２０又は孔を形成したウェブ１をロール１０２又は１０４のいずれかに部分的に巻くことも可能である。例えば、ニップ１１６を出た後、既定の回転角度にかけて孔を形成したウェブ１をロール１０４に巻くように導いて、図８に示すように、ロール１０４の歯１１０上に孔が静止して「嵌った」まま残るようにすることができる。

ロール１０２は、ロール１０２の周辺全体をとぎれずに取り巻いて延びていることができる、複数の隆起部１０６と対応する溝１０８とを含むことができる。いくつかの実施形態では、孔を形成したウェブ１において、どの種類のパターンが望ましいかに応じて、ロール１０２は、隆起部１０６の一部又は全部が周囲方向に連続的でなく、割れ目又は間隙を有するように、例えば、エッチング、ミリング、又はその他の機械加工などにより、一部が除去されている隆起部１０６を含むことができる。割れ目又は間隙は、円又は菱形のような単純な幾何学パターンを含むパターンを形成するように配列されてもよいが、ロゴ及び商標のような複雑なパターンを含んでもよい。一実施形態では、ロール１０２は、後に詳述するロール１０４の歯１１０と同様の歯を有することができる。このように、孔を形成したウェブ１の両側に、外向きに延びている部分を有する３次元の孔を有することが可能である。孔に加えて、ロゴ及び／又はデザインを描いたエンボス加工のテクスチャーのマクロパターンを含む、ウェブ１の孔の様々な平面外のマクロ区域を作製することができる。代替実施形態では、ロール１０２の外面は、結合するロール１０４上の歯が２つのロールの間に形成されたニップを貫通することを可能にするゴムのようなブラシ又は弾性材を含むことができる。

あるいは、ロール１０２の代わりに、１９９８年９月８日付でＪｏｕｒｄｅらに発行された米国特許第５，８０２，６８２号に開示されているようなブラシコンベヤを使用してもよい。この実施形態では、結合するロール１０４上の歯と結合するようにブラシコンベヤを配列して、ロール１０４とブラシコンベヤとの間に形成されたニップで歯がブラシを貫通するようにすることができる。

加えて、ローション、インク、界面活性剤などのような物質を、ニップ１１６に入る前の又は後の孔を形成したウェブ１に、スプレー、コーティング、スロットコーティング、押出し、又は別の方法で適用することができる。そのような処理の適用のための当該技術分野において既知の任意のプロセスを利用することができる。

図４に示すように、前駆体ウェブ２０は、噛み合いローラー１０４と１０２Ａとの相互係合によって形成されるニップ１１６Ａに入る。装置２００のローラー１０４は、図１の装置１５０に関して上述したような歯付きローラーであることができる。前駆体ウェブ２０がニップ１１６Ａを通過するにつれて、ローラー１０４上の歯１１０は、前駆体ウェブ２０を内に及び／又は通って圧して貫通して、火山形構造物８及び孔６を形成する。次に、孔を形成したウェブ１は、ローラー１０４とローラー１０２Ｂとの相互係合によって形成されたニップ１１６Ｂに到達するまで、回転ローラー１０４との固定接点を維持する。ローラー１０２Ｂは、上記の図１の装置１５０のローラー１０２に関して説明したような隆起部及び溝を有することができる。

ニップ１１６Ｂを出るにつれ、孔を形成したウェブ１はローラー１０４から離れてローラー１０２Ｂ上へと導かれ、必要に応じて様々なガイドローラー１０５を越えてから、更なるプロセス、搬送、又は工業製品への組み込みのための配置のために巻き取られる。一実施形態では、孔を形成したウェブ１は、生理用ナプキンのための製造プロセスに送られ、孔を形成したウェブ１は、トップシートとしてプロセスに供給され、バックシートウェブのような他の構成要素と接合され、最終形状に切断され、包装され、小売販路へと出荷される。別の実施形態では、ウェブはおむつ製品の製造プロセスに送られ、孔を形成したウェブ１はバックシートとしてプロセスに供給され、トップシートのような他の構成要素と接合される。

孔を形成したフィルム
２つの代表的な３次元の孔を形成した成形フィルムウェブ１を図１１〜１４の顕微鏡写真に示す。図１１は、１平方メートル当たり約２５グラムの坪量を有する概ね平面のポリエチレンフィルム前駆体ウェブ２０から作製した３次元の孔を形成したウェブ１の部分を示す。図１１に示される孔６は、前駆体ウェブ２０を恒久的に変形させて第１の側面１２から外向きに延びる複数の個別の離間配置された火山様構造物８を形成するために、伸張され押し通された前駆体ウェブ２０を有する加熱されたロール１０４上の歯１１０の作用によって形成された。図１２〜１５に示されるようなウェブは、約９３℃（２００°Ｆ）に加熱されたロール１０２及び１０４のニップ１１６を通して加工することによって作製することができる。概して、装置１００のライン速度及び十分な加熱は、歯１１０のサイズ、いずれかのロールの巻きの角度、並びに／又は前駆体ウェブ２０の型式及び坪量に依存するものであり、それら全ては当該技術分野において周知の手段によって必要に応じて変えてもよい。

したがって、成形装置１００との関連で理解できるように、孔を形成したウェブ１の孔６は、概ね平面かつ２次元と称することのできる前駆体ウェブ２０を機械的に変形させることによって作製される。「平面」かつ「２次元」とは、火山形構造物８の形成によって付与された明確な平面外のＺ方向の３次元性を有する孔を形成したウェブ１と比較して、ウェブが平坦であることを単純に意味する。「平面」かつ「２次元」は、任意の特定の平坦さ、平滑さ、又は次元性を暗示する意味ではない。したがって、柔らかい繊維状の不織布ウェブは、その作られたままの状態において平面であることができる。前駆体ウェブ２０がニップ１１６を通るにつれて、ロール１０４の歯１１０はロール１０２の溝１０８に入り、同時に材料を前駆体ウェブ２０の平面外に促して、恒久的な火山様構造物８及び孔６を形成する。実質的に、歯１１０は前駆体ウェブ２０を「押す」又は「穿刺」する。歯１１０の先端部が前駆体ウェブ２０を押して貫通すると、ウェブ材料を歯１１０によって前駆体ウェブ２０の面外に促すことができ、Ｚ方向に伸張及び／又は塑性変形させることができ、結果的に恒久的な火山様構造物８及び孔６の形成がもたらされる。前駆体ウェブの延性及び他の、ガラス転移温度及び結晶性のような材料特性は、比較的恒久的な３次元変形を孔を形成したウェブ１がどれだけ保持するかを決定する。

図１１〜１４に示されているフィルム実施形態の孔６は、図２に示されているような装置上で作製しており、図２では、装置１００は、１つのパターン付きロール、例えばロール１０４、及び１つのパターン無し溝付きロール１０２を有するように配列されている。しかしながら、特定の実施形態において、それぞれのロールの同一の、又は異なる対応区域において、同一の、又は異なるパターンを有する２つのパターン付きロールを使用することによってニップ１１６を形成することが好ましいこともある。このような装置は、孔を形成したウェブ１の両側から突出している孔６と共に、孔を形成したウェブ１内にマクロのテクスチャー、例えば、段差、ミクロ孔、又はミクロパターンがエンボスされたウェブを作製することができる。同様に、追加的な構造物８及び／又は孔６を有するように孔を形成したウェブ１を再加工するように、複数の装置１００を有することが望ましい場合がある。例えば、孔を形成したウェブ１上の火山形構造物８のより高い面密度は、２つ以上の装置１００を通して前駆体ウェブ２０を加工することによって達成され得る。

代替方法として、フィルムに孔を形成する前に、フィルムを塑性変形させることによって分子配向を修正して、歯の配向とフィルムの分子配向との間の相対角度を最適化してもよい。例えば、ＭＤ配向のフィルムの分子配向を、ウェブを塑性変形させることによってＣＤに変更し、ＣＤに配列された長鎖分子をより高い割合でもたらすことができる。好ましくは、優勢な分子配向がＭＤからＣＤに変更されるように、ＭＤ配向のフィルムを塑性変形させることができる。次いで、修正されたウェブは、低減されたアスペクト比を有する楕円形の孔をもたらすＭＤ配向の歯によって形成されるニップを通過することができる。

前駆体ウェブの分子配向を修正するために、ウェブを伸張するか又は予ひずみを与えて、図１に示される成形装置１００を通過させる前にウェブを塑性変形させる。一実施形態では、ウェブを漸増的伸張によって塑性変形させて前駆体ウェブを伸張することができる。本明細書で使用するとき、用語「漸増的伸張」は、リングロール加工とも呼ばれ、緊密に離間した位置でウェブが支えられ、次いで、これらの緊密に離間した位置の間でウェブの支えられていない区間が伸張されるプロセスである。これは、ウェブの移動方向に対して垂直の回転軸を有する対の噛み合い波形ロールの間に形成されたニップにウェブを通過させることによって達成し得る。機械方向及び横断方向の伸張のために設計された漸増的伸張ロールは、米国特許第４，２２３，０５９号に記載されている。

図１７は、それぞれの対向する駆動ロールの歯２５２と溝２５４との間の材料のウェブ２３４を漸増的に伸張させるニップにおける、それぞれの対向する駆動ロールの歯２５２と溝２５４との相互係合を示す、拡大された断片的な横断面図である。図示されるように、不織布ウェブであり得るウェブ２３４の部分が、相互係合する歯と溝との間に受け入れられている。歯と溝との相互係合により、ウェブ２３４の横方向に間隔の離れた部分が、歯２５２によって対向する溝２５４の中に押し込まれている。駆動ロールの間を通過しているうちに、対向する溝２５４の中にウェブ２３４を押し込んでいる歯２５２の力が、ロール上の歯及び溝の配向次第で機械方向又は機械横方向に作用する引張応力をウェブ２３４内に課す。引張応力は、隣接する歯２５２の先端の間に存在する及びその間の空間を渡る中間ウェブ区域２５８を、機械方向又は機械横方向に伸張させる又は伸ばすことができ、このことは、中間ウェブ区域２５８のそれぞれにおいて、ウェブ厚さの局部的減少という結果を得ることができる。不織布ウェブの場合、伸張は、中間のウェブ区域２５８内で、繊維の再配向、坪量の低下、及び制御された繊維破壊を引き起こすことができる。

伸張の後、ウェブは、対の逆回転噛み合いロール１０２及び１０４を備えるニップ１１６へ機械方向に続行する。対の噛み合いロール１０２及び１０４は、ウェブ１に孔を形成するように動作する。噛み合いロール１０２及び１０４を図２により詳細に示す。

Claims (11)

1. ウェブに孔を開ける方法であって、
   ａ．機械方向及び機械横方向を有する前駆体ウェブ材料を提供する工程であって、前記ウェブが、前記機械方向及び前記機械横方向に対して相対的である、優勢な分子配向を有する、工程と、
   ｂ．第１の部材と第２の部材とを備える成形装置を提供する工程であって、前記第１の部材が前記第２の部材と噛み合う表面を備え、前記第２の部材が基底部及び先端からテーパー状に形成された歯を複数備え、前記歯は前記基底部で前記第２の部材に接合され、それぞれの歯の前記基底部は横断面幅寸法より大きい横断面長さ寸法を有し、それぞれの歯は、前記歯の前記横断面長さ方向が前記ウェブの前記優勢な分子配向に対してゼロより大きい角度をなして配置されるように配向される、工程と、
   ｃ．前記前駆体ウェブ材料を噛み合い部材に通して移動させる工程であって、前記第２の部材上の前記歯が前記表面を貫通するにつれて前記前駆体ウェブ材料に孔が形成される、工程と、を含む、方法。
2. 前記成形装置が対の逆回転ローラーを備え、前記第１の部材が第１のローラーを備え、前記第２の部材が、列に配列された前記歯を有する第２のローラーを備え、それぞれの列は前記第２のローラーの周辺に少なくとも部分的に延在し、前記前駆体ウェブが、前記前駆体ウェブに孔を形成する前記逆回転ローラーの間に形成されるニップを通って移動する、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１のローラーが、前記第２のローラー上の前記歯と前記ニップで噛み合う、周囲方向に延在する隆起部及び溝を備える、請求項２に記載の方法。
4. 前記第１のローラーが、ブラシを形成する放射状に延在した剛毛を備えていて、これが前記第２のローラー上の前記歯と前記ニップで結合する、請求項２に記載の方法。
5. 前記第２のローラーが加熱される、請求項２に記載の方法。
6. 前記歯が、少なくとも６面を有する全体として錐体形であり、前記面が実質的に三角形であり、実質的に一点に向かってテーパー状に形成される、請求項２に記載の方法。
7. 前記横断面長さ寸法及び横断面幅寸法が長さ対幅のアスペクト比を画定し、前記アスペクト比が少なくとも２．０である、請求項１に記載の方法。
8. 前記歯が、前記第２のローラーの一体的な突起部である、請求項２に記載の方法。
9. 前記優勢な分子配向が前記機械方向にあり、それぞれの歯が前記機械方向に対して３０度を超える角度をなして配向される、請求項１に記載の方法。
10. 前記前駆体ウェブ材料に形成された前記孔が、４．０未満のアスペクト比を有する、請求項１に記載の方法。
11. 前記方法が、使い捨て吸収性物品製造プロセスにおける単位操作であり、前記方法が、前記孔を形成した前駆体ウェブを、前記使い捨て吸収性物品製造プロセスへ送る工程を更に含み、前記前駆体ウェブが、前記使い捨て吸収性物品の構成要素を形成するために変換される、請求項１に記載の方法。