CN101795847A - 片材的赋形方法以及用该方法制造的片材 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不会在热塑性高分子片材上产生破裂、形成能在厚度方向上伸缩的伸缩区域的赋形方法及用该方法制造的片材。该赋形方法是利用具有多个成形刀片(2)的固定模具(5)和移动模具(6)形成能在热塑性高分子片材(10)的厚度方向上伸缩的伸缩区域的赋形方法，多个成形刀片的投影到片材上的投影截面形状是相似形状的曲线和弯曲线中的至少一种围着相似的中心排列而成的形状，该多个成形刀片以互相不接触地交替啮合的方式分别从固定模具和移动模具沿片材的厚度方向伸出，该赋形方法包括以下工序：将片材导入到固定模具和移动模具之间的导入工序；使片材在将固定模具和移动模具的成型刀片啮合而相邻的成型刀片的顶端之间延伸的延伸工序。

Description

片材的赋形方法以及用该方法制造的片材
技术领域
本发明涉及在热塑性高分子片材上形成在其厚度方向上能伸缩的伸缩区域的方法和用该方法制造的片材。
背景技术
专利文献1公开了一种片材，该片材是体液吸收性物品的透液性表面片材，在片材表面的所需部位具有能向片材表面的上下方向伸缩的区域，该区域是由从该区域的周缘朝着中央部呈波状起伏而呈回归线状延伸的多个褶皱部形成的。根据专利文献1，在能伸缩的区域中不会没有产生细小的多个褶子(gather)，因此不会给穿着者带来不适感。而且，将该片材用于一次性尿布的情况下，形成有能容纳大便的凹部。
专利文献1：日本特开2000-342625号公报(权利要求1、段落0017～0019)
专利文献1的能伸缩的区域是能在片材上施加齿形加工而形成的。但是，存在如下问题：在齿形加工过程中进行深冲加工时，齿形彼此干涉而产生所谓卡住，或产生片材的破裂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不会产生这样的以往的问题的、形成能在片材的厚度方向上伸缩的伸缩区域的赋形方法以及用该方法制造的片材。
本发明的赋形方法是利用分别具有多个成形刀片的固定模具和移动模具在从热塑性高分子片材的外周缘离开的位置形成能在片材的厚度方向上伸缩的伸缩区域的赋形方法，其特征在于，多个成形刀片的投影到片材上的投影截面形状是相似形状的曲线和弯曲线中的至少一种围着相似的中心排列而成的形状，并且，多个成形刀片以互相不接触地交替啮合的方式分别从固定模具和移动模具沿片材的厚度方向伸出，该赋形方法包括以下工序：将片材导入到固定模具和移动模具之间的导入工序；使片材在将固定模具和移动模具的、成型刀片啮合而相邻的成型刀片的顶端之间延伸的延伸工序。
在此，本发明中所谓的曲线和弯曲线包括闭合曲线(没有始点和终点的曲线和/或弯曲线)和闭合曲线的一部分缺损而成的形状(有始点和终点的曲线和/或弯曲的曲线)这两者。
在本发明的赋形方法中，在延伸工序中，优选使成型刀片保持啮合了的状态规定时间。或者，优选使成型刀片啮合的状态在比热塑性高分子片材的熔点低且比室温(所谓JIS K6900、15～35℃)高的温度下保持规定时间。
另外，优选在导入工序之后，在排列成型刀片的顶端的区域的外周区域以及由成型刀片的顶端所围成的中央区域中的至少一个区域中，沿片材的厚度方向对片材进行按压。并且，也可以设有多个成型刀片的啮合深度连续变化的部分来进行赋形。
用本发明的赋形方法形成的热塑性高分子片材采用由热塑性高分子构成的薄膜、由热塑性高分子的纤维构成的无纺布中的至少1种。另外，也有用厚度区别片材和薄膜的情况，但在本发明中，不用厚度区别片材和薄膜，片材包括薄膜和无纺布。薄膜和无纺布也能采用具有伸缩性的材料。另外，热塑性高分子片材也可以是由2种以上的薄膜和/或无纺布构成的层叠片材。
本发明的赋形方法是将多个成型刀片啮合来形成伸缩区域的方法，因此齿形彼此不会干涉。通过调整成型刀片的啮合深度而使片材延伸，能防止片材破裂。
只要在使成型刀片啮合了的状态下进行加热，或不进行加热而保持成型刀片啮合了的状态规定时间，就能更加容易地形成伸缩区域。只要沿片材的厚度方向对排列成型刀片的顶端的区域的外周区域和中央区域中的至少一个区域进行按压，就能够防止在成形刀片啮合时片材被引入到成形刀片之间。
另外，只要设有使多个成型刀片的啮合深度连续变化的部分，就能够调整使所形成的伸缩区域沿片材的厚度方向伸长时的形状。另外，多个成型刀片的投影截面形状是上述闭合曲线的一部分缺损了的形状的情况下，该形状的始点和终点的部分的啮合深度变浅，因此能防止该部分的片材的破裂。
附图说明
图1是敞开赋形装置来表示的立体图。
图2是将片材导入到固定模具和移动模具之间时的示意图。
图3是将片材夹持在外周框架之间时的示意图。
图4是利用成型刀片在片材形成伸缩区域时的示意图。
图5放大了图4的一部分的示意图。
图6是形成有伸缩区域的片材的外观立体图。
图7是表示形成有伸缩区域的片材的截面形状的示意图。
图8是举例说明成型刀片的投影截面形状的图。
图9是第2实施方式的固定模具的立体图。
图10是图9的X-X剖视图。
图11是表示第2实施方式的成型刀片的啮合状态的示意图。
图12是第2实施方式的片材的外观立体图。
图13是表示第2实施方式的片材的伸缩区域的截面形状的示意图。
图14是具有赋形装置的制造装置的立体图。
图15是用于说明制造装置的动作的示意图。
图16是制造装置的动作的控制的说明图。
图17是制造装置的动作的控制的说明图。
图18是制造装置的动作的控制的说明图。
具体实施方式
作为本发明的第1实施方式，参照图1～图5对使用多个成型刀片2被排列成同心圆的赋形装置1在热塑性高分子片材10(以下记作片材10)上形成伸缩区域11的赋形方法进行说明。图1是敞开赋形装置1来表示的立体图、图2是使固定模具5和移动模具6相对而表示的图1的II-II剖视图。
如图1所示，赋形装置1由固定模具5和移动模具6构成。另外，固定模具5和移动模具6分别具有排列成同心圆状的多个成型刀片2。即，成型刀片2被排列成投影到片材10上的投影截面形状为闭合曲线。另外，赋形装置1具有一对外周框架21和一对中央框架23。在使用赋形装置1时，如图2所示那样使移动模具6与固定模具5相对，该移动模具6在未图示的驱动器的驱动下而沿着虚拟移动直线8移动，与固定模具5接近、离开。在赋形时，虚拟移动直线8与片材10的厚度方向一致。
如图2所示，成型刀片2沿着虚拟移动直线8平行延伸，被竖立设置在固定模具5和移动模具6的各自的台座9、9上。使移动模具6沿着虚拟移动直线8接近固定模具5时，固定模具5和移动模具6的多个成型刀片2被排列成互相不会接触而交替啮合(参照图3、4)。另外，固定模具5的成型刀片2的顶端3和移动模具6的成型刀片2的顶端3分别位于与虚拟移动直线8正交的同一平面内。
相邻的成型刀片2之间的距离大于形成成型刀片2的板的厚度。由此，使移动模具6、固定模具5的各成型刀片2交替啮合时，互相不会接触地嵌入。
并且，在移动模具6和固定模具5互相面对面的各相对面7上分别设有：处于成型刀片2的顶端3排列的区域的外周区域并具有与虚拟移动直线8正交的外周按压面20的一对矩形的外周框架21；以及处于被成型刀片2的顶端3所围成的中央区域并具有与虚拟移动直线8正交的中央按压面22的一对圆形的中央框架23。移动模具6和固定模具5的成型刀片2未啮合时，成型刀片2的顶端3处于相对于外周按压面20和中央押压面22不突出的位置。另外，外周框架21和中央框架23与台座9一起被安装在底盘41上。
在图2的例子中，设置在移动模具6上的外周框架21和中央框架23在弹簧的作用下朝着设置在固定模具5上的外周框架21和中央框架23施力，外周按压面20彼此之间和中央按压面22彼此之间能贴紧。替代这种方式，也可以形成为使设置在固定模具5上的外周框架21和中央框架23在弹簧的作用下朝着移动模具6施力的结构，或者，设置在固定模具5和移动模具6上的外周框架21和中央框架23这两者在弹簧的作用下互相朝着对方施力的结构。
另外，外周框架21和中央框架23的形状不限于图示的例子，例如可以使外周框架21形成为环状等能够按照伸缩区域11的轮廓形状进行适当变更的形状。或者，也可以不使用中央框架23。
只要形成为外周按压面20相对于成型刀片2的顶端3突出的结构，如后所述那样，就能够防止片材10在使成型刀片2啮合时被拖进到成型刀片2之间而成型不佳，因此优选这种结构。
接着，参照图2～图5，对于片材10是薄膜的情况，说明形成伸缩区域11的工序。图2是表示将片材10导入到固定模具5和移动模具6之间的导入工序的状态的示意图，图3是表示片材10被按压到固定模具5和移动模具6的外周框架21、21之间的状态的示意图，图4是表示成型刀片2啮合而在片材10上形成伸缩区域11的延伸工序的状态的示意图。而且，图5是放大了图4的一部分的示意图。另外，在以下的说明中，移动模具6沿着虚拟移动直线8移动，接近固定模具5或离开固定模具5。
如图2所示，在导入工序中，将片材10导入到固定模具5和移动模具6之间。
接着，使移动模具6朝着固定模具5移动时，如图3所示，利用固定模具5和移动模具6的外周框架21、21的外周按压面20、20，在成型刀片2的顶端3排列的区域的外周区域按压片材10。结果，片材10在与虚拟移动直线8正交的方向上的偏移被抑制，能在片材10的规定的位置形成伸缩区域11。
继续使移动模具6移动时，如图4所示，成型刀片2交替啮合。此时，片材10在压力作用下被夹持在外周按压面20、20之间和中央按压面22、22之间，向与虚拟移动直线8正交的方向的移动被抑制。结果，在成型刀片2交替啮合时，片材10不会被推进到成型刀片2之间的间隙，如图5放大所示那样，片材10在相邻的成型刀片2的顶端3之间延伸，交替产生高延伸部13和低延伸部14。由此，形成伸缩区域11。
此时，优选使成型刀片2在啮合的状态保持规定时间。保持啮合的状态的时间查以看着所形成的伸缩区域11的形状来适当地决定。另外，只要将成型刀片2啮合的状态在比热塑性高分子的熔点低且比室温高的温度下保持规定时间，能更加容易地形成伸缩区域11。该温度通常是在比热塑性高分子的熔点低20～30℃的范围内，能够以负载弯曲的温度(JIS K 7191-2)和维卡(Vicat)软化温度(JIS K 7206)等热塑性高分子的热变形温度为参考，看着所形成的伸缩区域11的形状来适当地决定。
这样，图6示意性地表示形成有伸缩区域11的片材10的外观立体图，图7示意性的表示形成有伸缩区域11的片材10的截面形状。如图6、图7所示，在本实施方式中，能获得具有波状的起伏呈同心圆状反复的伸缩区域11的片材10。在伸缩区域11中，沿着波状的起伏的顶点呈环状延伸的区域是压接于成型刀片2的顶端3的低延伸部14，沿着波状的起伏的斜面的带状的区域是在成型刀片2的顶端3之间延伸的高延伸部13。低延伸部14的延伸率相对较低，因此如图7所示，低延伸部14相对较厚。另一方面，高延伸部13是片材10被拉伸而形成的，比较薄，比低延伸部14容易变形。
在伸缩区域11中，高延伸部13和低延伸部14交替地排列。沿着片材10的厚度方向对该伸缩区域11施力时，低延伸部14朝着向容易变形的各高延伸部13所施加的力的方向追随高延伸部13的动作而动作。结果，如图7中以虚线所示那样，伸缩区域11在片材10的厚度方向上呈圆锥状伸出，相对于片材表面形成凹的空间15。将具有这样的伸缩区域11的片材10适用于一次性尿布的情况下，该空间15能够收容大便。
如以上说明那样，在本实施方式的赋形方法中，在热塑性高分子能延伸的范围内在片材10上形成伸缩区域，因此不会在片材10上产生破裂。
另外，不另外安装别的构件就能在片材10上赋形出可以形成空间15的伸缩区域11，若将片材10用于能够收容大便的尿布的制造上，能实现缩短制造工序等的合理化。
此前，作为片材10，以采用薄膜的情况为例进行了说明，但替代此方式，能使用由热塑性高分子的纤维构成的无纺布。在使用水刺法或熔喷法的无纺布的情况下，通过使高延伸部13远离纤维间的热粘结点，高延伸部13比低延伸部14容易变形。
另外，能使用由热塑性弹性体制的薄膜或热塑性弹性体制的纤维构成的无纺布等具有伸缩性的片材10。并且，也能够使用没有伸缩性的片材10和具有伸缩性的片材10的层叠片材、或者、不同种类的没有伸缩性的片材10的层叠片材等层叠片材。热塑性高分子能列举出聚烯烃系、聚酯系、聚酰胺系等，热塑性弹性体能列举出聚氨脂系、聚酯系的块状共聚合体的热塑性弹性体。
在此，本发明的伸缩区域11中的高延伸部13和低延伸部14的形状不限于同心圆。图8举例说明了成为本发明的伸缩区域11的形状的、成型刀片2的投影到与虚拟移动直线8正交的平面上的投影截面形状。更加详细来说，存在如下情况：用多个相似形闭合而成的曲线和/或弯曲线相对于相似的中心点对称而成为同心(图8的(a))，用多个相似形闭合而成的曲线和/或弯曲线相对于通过相似的中心的直线对称而成为同心(图8的(b))。或者，也可以是用多个相似形闭合而成的曲线和/或弯曲线在不互相交叉的范围内以相似的中心偏离的状态而围着相似的中心的形状(图8的(c))。并且，同样，存在用多个相似形的闭合曲线的一部分缺损的形状围着相似的中心的情况(图8的(d)～(f))。
作为第2实施方式，参照图9～18对用相似形的闭合曲线的一部分缺损而成的多个形状形成围着相似的中心的形状的高延伸部13和低延伸部14交替排列的伸缩区域11的例子进行说明。图9是本实施方式所使用的固定模具5的立体图，图10是图9的X-X剖视图，图11是表示使移动模具6和固定模具5啮合时的成型刀片2的啮合状态的示意图。另外，图12是形成有伸缩区域11的片材10的立体图，图13是示意性地表示伸缩区域11的截面的图。
在以下的说明中，对如下情况进行说明：闭合曲线的一部分缺损的形状是长方形的一边缺损的形状(以下称为半矩形)，使用具有以相似形被排列成多个半矩形的形状共有相似的中心而排列的形状的成型刀片2的赋形装置1，片材10是薄膜。
图9表示构成赋形装置1的一部分的固定模具5。固定模具5除了多个成型刀片2是相似形的半矩形这点之外与第1实施方式相同，具有外周框架21和一对中央框架23。另外，本实施方式的移动模具6除了外周框架21和中央框架23在弹簧的作用下朝着固定模具5施力这点之外与固定模具5相同，因此省略图示。以下省略与第1实施方式重复的事项来进行说明。
如图10所示，成型刀片2的顶端3处于相对于外周框架21的外周按压面20和中央框架23的中央按压面22不突出的位置。另外，固定模具5的成型刀片2沿着虚拟移动直线8平行延伸，被排列成不与移动模具6的成型刀片2接触地交替啮合。
图11示意性地表示将本实施方式的投影截面形状为半矩形的成型刀片2啮合时的状态展开成平面。在图11中，用实线表示固定模具5侧的成型刀片2a，用虚线表示移动模具6侧的成型刀片2b。如图11所示，使成型刀片2a、2b啮合时，其顶端3a、3b在中央部24是互相平行的。
另一方面，在中央部24的两侧的部分，随着从中央部24去往两端部25，成型刀片2a、2b的啮合深度4连续变化，逐渐变浅。由此，用成型刀片2a、2b在片材10上形成伸缩区域11时，能防止片材10被成型刀片2a、2b的两端部25的角部破损。另外，为了防止片材10的破裂，优选成型刀片2a、2b的两端部25的角部是圆形的形状。
将片材10导入到具有这样的成型刀片2的赋形装置1的移动模具6和固定模具5之间，使片材10在成型刀片2交替啮合而相邻的成型刀片2的顶端3之间延伸，由此能与第1实施方式(参照图2～图5)相同地形成伸缩区域11。如图12所示，在本实施方式中所形成的伸缩区域11是互相相似形的半矩形围着相似的中心交替排列的外观形状。
图13是示意性地表示沿图12的XIII-XIII切断而成的伸缩区域11的截面。在伸缩区域11中的、成型刀片2的中央部24延伸而成的中央区域26中，呈现波状的起伏反复的截面形状，均匀宽度的高延伸部13多个平行延伸。相对于此，在处于中央区域26的两侧的两端区域27中，成型刀片2的啮合深度4逐渐变浅，因此通过成型刀片2的啮合所形成的高延伸部13随着从中央区域26离开而宽度变小。因此，伸缩区域11在片材10的厚度方向上伸出时，形成相对于片材表面成为三棱柱状地凹下的空间15。
这样，通过变更成型刀片2的投影截面形状和啮合深度4，能形成成为各种形状的空间15的伸缩区域11。
接着，参照图14～图18，对使用第1实施方式的赋形装置1在连续供给的片材10上形成伸缩区域11的制造装置50和使用了制造装置50的制造方法进行说明。图14是具有赋形装置1的制造装置50的立体图，图15是对从侧面观察制造装置50的赋形装置1的动作进行说明的示意图，图16～图18是用于说明制造装置50中的赋形装置1的动作的控制的图。
制造装置50具有水平的底座51和从底座51垂直地竖立的一对支柱52，旋转滚筒31被水平方向延伸的主轴53支持在一对支柱52上。旋转滚筒31具有与用虚线表示的旋转轴M平行的周面30。用虚线表示的片材10被一对导入用轧辊54引导而与周面30抵接，被一对导出用轧辊55引导而离开周面30。另外，在图14中，图示了一个(图上跟前侧)支柱52从底座51卸下的状态。
另外，能与旋转滚筒31的周面30正对的多个旋绕头32被等间隔地配置在旋转滚筒31的径向外侧。旋绕头32以旋转轴M为中心，与旋转滚筒31一起向用箭头D表示的片材10的供给方向旋转。旋绕头32具有臂部56，臂部56借助沿与旋转轴M平行的方向延伸的支轴57(图14中未图示)能够转动地安装在旋转滚筒31(参照图15)上。旋绕头32在安装在支轴57上的旋绕头驱动部件(未图示)的驱动下从与周面30正对的位置以支轴57为中心旋转而从周面30离开，能够移动到旋转滚筒31的外方的全开位置。旋绕头32的全开位置被设定成与旋转滚筒31一起旋转时不与片材10干涉的位置。另外，旋绕头驱动部件能够使用伺服电动机等公知的驱动部件。
在旋转滚筒31的周面30上排列有多个作为赋形装置1的一部分的固定模具5，成型刀片2的顶端3和外周按压面20等露出。另外，在各旋绕头32上，移动模具6被安装在与排列在周面30上的固定模具5正对的位置上。移动模具6和固定模具5与第1实施方式中说明的模具相同，如图15所示，虚拟移动直线8与旋转滚筒31的径向一致，被安装成固定模具5和移动模具6的成型刀片2交替啮合。
另外，在旋绕头32上设有模具驱动部件34，该模具驱动部件34使移动模具6沿着虚拟移动直线8往返移动而使成型刀片2交替啮合。另外，模具驱动部件34能够使用伺服电动机、液压缸等公知的驱动器。另外，也可以将移动模具6设置在周面30上，将固定模具5设置在旋绕头32上，利用模具驱动部件34使固定模具5往返移动。
导入用轧辊54和导出用轧辊55分别被设置在片材10的供给方向上游侧和下游侧。另外，导入用轧辊54和导出用轧辊55沿着与旋转轴M平行的方向延伸，被设置在旋转轴M的垂直方向下方。片材10被一对导入用轧辊54引导而与设置在旋转滚筒31的周面30上的固定模具5抵接，在向图上逆时针方向移动的过程中，在固定模具5和移动模具6的成型刀片2啮合时，片材10在相邻的成型刀片2的顶端3之间延伸而形成伸缩区域11之后，被一对导出用轧辊55引导而从周面30离开，换言之，从固定模具5离开。
接着，对安装在旋转滚筒31上的赋形装置1的移动模具6的动作控制进行说明。在此，如图16所示，对任意一组的固定模具5和移动模具6处于旋转滚筒31最高点的位置为0°、逆时针方向旋转360°的位置座标系进行说明。另外，由未图示的控制装置进行旋转滚筒的位置、成型刀片2的啮合量的检测等、旋绕头驱动部件33和模具驱动部件34的动作控制。
如图17、图18所示，在0°的位置，一组模具5、6完全地关闭，以成型刀片2的啮合量为目标值、即为了使片材10延伸所需的量。一组模具5、6从0°旋转到90°的位置的过程中，首先利用模具驱动部件34从目标值使啮合量为零而使移动模具6形成可以开放的状态，接着利用旋绕头驱动部件33使移动模具6(旋绕头32)旋转到全开位置。另外，以旋绕头32与片材10不干涉的方式使旋绕头32在旋转到存在导出用轧辊55的位置(参照图16)之前处于全开位置。
一组模具5、6越过180°的位置还进一步旋转，通过存在导入用轧辊54的位置(参照图16)，片材10与周面30抵接之后，开始关闭移动模具6，超过270°之后全闭，使片材10夹持在一组模具5、6之间。随后，启动模具驱动部件34，在360°、即0°的位置将移动模具6的成型刀片2的啮合量(啮合深度4)作为目标值。为了防止固定模具5和移动模具6的成型刀片2的卡住，优选这样使成型刀片2的啮合量在0°的位置最大。
通过反复以上的循环，能使用制造装置50来连续制造具有伸缩区域11的片材10。另外，在以上的说明中，举例说明了位置座标系中的一组固定模具5和移动模具6的位置，但并不限于此。

Claims (8)

1.一种赋形方法，其是利用分别具有多个成形刀片的固定模具和移动模具在从热塑性高分子片材的外周缘离开的位置形成能在片材的厚度方向上伸缩的伸缩区域的赋形方法，其特征在于，
上述多个成形刀片的投影到上述片材上的投影截面形状是相似形状的曲线和弯曲线中的至少一种围着相似的中心排列而成的形状，并且，上述多个成形刀片以互相不接触地交替啮合的方式分别从上述固定模具和上述移动模具沿上述片材的厚度方向伸出，该赋形方法包括以下工序：
将上述片材导入到上述固定模具和上述移动模具之间的导入工序；
使上述片材在将上述固定模具和上述移动模具的、上述成型刀片啮合而相邻的成型刀片的顶端之间延伸的延伸工序。
2.根据权利要求1所述的赋形方法，其中，
在上述延伸工序中，保持上述成型刀片啮合的状态规定时间。
3.根据权利要求2所述的赋形方法，其中，
在上述延伸工序中，将上述成型刀片啮合的状态在比上述热塑性高分子片材的熔点低且比室温高的温度下保持规定时间。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的赋形方法，其中，
在上述导入工序之后，在排列上述成型刀片的顶端的区域的外周区域以及由上述成型刀片的顶端围成的中央区域中的至少一个区域中，在上述片材的厚度方向对上述片材进行按压。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的赋形方法，其中，
设有使上述多个成型刀片啮合时，上述多个成型刀片的啮合深度连续变化的部分。
6.一种热塑性高分子片材，其是用权利要求1～5中任一项所述的赋形方法形成的、形成有上述伸缩区域的上述热塑性高分子片材，其中，
该热塑性高分子片材包含由热塑性高分子构成的薄膜和由热塑性高分子的纤维构成的无纺布中的至少1种。
7.根据权利要求6所述的热塑性高分子片材，其中，
上述薄膜和上述无纺布中的至少一方具有伸缩性。
8.根据权利要求6或7所述的热塑性高分子片材，其中，
上述热塑性高分子片材是从上述薄膜和上述无纺布中选择至少2种以上而构成的层叠片材。
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