JP2003509565A - 低応力緩和エラストマー状材料 - Google Patents
低応力緩和エラストマー状材料Info
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Abstract
Description
適な低応力緩和エラストマー状材料に関する。
つ、パンツ式おむつ、トレーニングパンツ、衛生ナプキン、パンティライナー、
失禁用ブリーフ、等、を弾性材料で構築し、サイズ範囲、運動し易さ、および長
時間の適合性を改良することが公知である。また、特に高温多湿の条件下で着用
する様な製品では、製品の、皮膚を過度に閉塞することにより皮膚の過敏症や熱
発疹を引き起こすことがあるすべての区域で、十分な多孔度を与えるのが好まし
いことも良く知られている。多くの使い捨て吸収性製品の性質上、湿分や身体の
排出液を製品の弾性付与部分と着用者の皮膚の間に閉じ込めるために、皮膚の刺
激を引き起こす可能性が高い。使い捨て製品の弾性付与部分は、身体に密着する
傾向がより高く、従って皮膚の区域を長時間閉塞することが多いので、皮膚刺激
を特に引き起こし易い。重合体フィルムに弾性を付与するための様々な方法がこ
の分野では公知である。弾性の高い材料により健康管理用または個人用衛生製品
が身体に良く適合する程、皮膚への空気流および閉塞された区域からの蒸気流が
減少する。呼吸可能性(特に蒸気透過性)が皮膚の衛生にとってより重要になっ
ている。この分野では、重合体フィルムに多孔度を与え、呼吸性を改良する様々
な方法も公知であるが、個人用衛生または健康管理製品、特に使い捨て製品、包
帯、ラップ、および手当用品、で長時間持続して使用するのに適した、十分な弾
性および多孔度の両方を備えた重合体状フィルムまたはウェブが依然として必要
とされている。
性付与した脚覆い(leg cuffs)または弾性付与した腰バンドを備えた使い捨てお
むつ、その他の吸収性製品がこの分野では公知である。おむつの一部分に所望の
シャーリングまたはギャザーをもたせる重合体状材料の熱処理により、弾性が達
成されることが多い。その様な方法の一つは、ここに参考として含める米国特許
第4,681,580号、1987年7月21日にReising et al.に公布、に記
載されている。弾性を付与する他の方法は、すべてここに参考として含める米国
特許第5,143,679号、1992年9月1日にWeber et al.に公布、第5
,156,793号、1992年10月20日にBuell et al.に公布、および第
5,167,897号、1992年12月1日にWeber et al.に公布、に記載さ
れている。
例えばダイ打ち抜き、スリット加工、およびホット−ピンメルト穴開け加工、が
この分野で公知である。しかし、上記の技術いずれかを熱可塑性エラストマー状
フィルムに適用すると、多孔度の増加と共に、信頼性のある弾性性能の程度が低
下する。例えば、平らなフィルムに円形の孔を開ける場合、加えられた応力S1 に対して、孔の周りで加えられた応力に対して直角に局所的な応力S2が生じる
。この局所的な応力S2はS1より大きく、加えられた応力の3倍の大きさに近
付く。非円形の孔に関しては、応力の集中はさらに大きくなることがある。その
結果、応力が加えられた平面で材料の縁部が孔の縁部を形成するので、孔はそれ
らの縁部で引裂き開始箇所の源になる。一般的な熱可塑性弾性フィルムでは、そ
の様な孔は引裂きを開始し易く、時間と共にフィルムの壊滅的な破損に広がるこ
とがある。使い捨て吸収性製品の弾性付与部分に使用した場合、この破損により
、吸収性製品の快適性、適合性および使用を包含する重要な弾性特性が失われる
。
十分な多孔度を与える先行技術のウェブ構造は、2つの基本的な異なった材料、
すなわち本来液体透過性の構造、例えば繊維状不織材料、および液体不透過性材
料、例えば重合体状ウェブを有し、不透過性材料は、孔開け加工により、ある程
度の透過性を与え、液体および湿分がその中を通って流動できる様にしてある。
どちらの材料も特徴的に弾性ではなく、その結果、両方共一般的に吸収性製品の
、液体透過性を必要とするが、伸長性は必要としない区域、例えば月経パッドの
身体と接触する層、に使用される。
1975年12月30日にThompsonに公布、は使い捨て製品用に好適な身体に接
触する多孔質重合体状ウェブを提案している。Thompsonは、液体不透過性重合体
状材料を含んでなる、巨視的に膨脹させた、立体的なトップシートを開示してい
る。しかし、この重合体状材料は、テーパーの付いた毛細管を含んでなる様に形
成され、毛細管は、トップシートの平面内にある基底開口部、および使い捨て吸
収性製品中に使用する吸収性パッドと密接に接触する先端開口部を有する。しか
し、Thompsonにより開示されている重合体材料は一般的にエラストマーではなく
、Thompsonは、所望の立体的な構造を製造するのに、熱成形した単層フィルムの
非弾性特性に依存している。
他の材料は、ここに参考として含める、共に譲渡された米国特許第4,342,
314号、1982年8月3日にRadel et al.に公布、に記載されている。Rade
l et al.の特許は、ウェブの一方の表面から発生して伸び、ウェブの対向する表
面中の開口部の形態で終わっている毛細管網目構造の規則的な連続体を含んでな
る、改良された巨視的に膨脹させた立体的なプラスチックウェブを開示している
。好ましい実施態様では、毛細管網目構造は、液体輸送方向でサイズが減少して
いる。
ている型の巨視的に膨脹させた立体的なプラスチックウェブは、開口部により与
えられる多孔度により、十分な蒸気を非常に効果的に透過させている。しかし、
材料の制限から、その様なウェブは、得られたウェブに優れたエラストマー特性
を持たせるのに必要な弾性を一般的に有していない。この欠点のため、その様な
ウェブを吸収性製品の弾性付与部分に使用することが大きく制限されている。
造することができ、米国特許第5,501,679号、1996年3月26日に
krueger et al.に公布、に記載されている様な重合体状材料のラミネートでよい
。この種のラミネートは、一般的にエラストマー状材料および非弾性表皮層を共
押出し、続いてラミネートを表皮層の弾性限界を超えるまで延伸し、次いでラミ
ネートを回復させることにより製造される。上記の様なエラストマー状ウェブま
たはフィルムは、衣類の身体と接触する部分、例えば腰バンド、脚覆い、および
サイドパネルに使用できるが、一般的には、長期間使用した場合の好ましくない
皮膚刺激を防止する程十分に多孔質ではない。
は、典型的には熱、湿度、負荷およびそれらの組合せが関与する。ある種のエラ
ストマー状材料は、体温で、特に負荷または張力の下で、弾性および寸法安定性
が低下する。弾性および寸法安定性が低下すると、吸収性製品が垂れ下がり、適
合性が悪くなり、深刻な場合には、吸収性製品から漏れを生じることもある。
捨ておむつ、成人用失禁衣類、包帯、ラップ、手当用品、等は、製品を着用者の
身体に付ける際に、本来の寸法の400%もの、著しく大きな伸長にさらされる
ことがある。この工程により、伸長性および回復性がエラストマー状材料にさら
に要求される。
料の加工および取扱いは非常に困難である。エラストマー状材料には、処理装置
に粘着する傾向があり、ロールから引き離す、あるいは最終製品に組み込むため
の正しいサイズに切断するのが困難である。
0時間実際に使用する条件下で弾性を実質的に保持するエラストマー状材料を提
供することが望ましい。
ムを提供することが望ましい。
えられた後、その立体的な形状を実質的に回復することができる、巨視的に膨脹
させた立体的な、有孔エラストマー状ウェブを提供することが望ましい。
て引裂き開始を遅延させるか、または防止する様に設計された、有孔エラストマ
ー状ウェブに使用するのに好適なエラストマー状材料を提供することが望ましい
。
ニングパンツ、固定具を備えた使い捨ておむつ、失禁用衣類、衛生ナプキン、パ
ンティライナー、手当用品、包帯、およびラップ、用の、加工性が改良された、
安価なエラストマー状材料を提供することが望ましい。
は単独で、または表皮層と共に使用し、エラストマー状フィルムを形成すること
ができる。エラストマー状フィルムは、多孔質の、巨視的に膨脹させた立体的な
エラストマー状ウェブを提供するための成形工程に有用である。好ましい実施態
様では、エラストマー状ウェブは、使い捨て吸収性製品あるいは健康管理製品、
例えば手当用品、包帯およびラップ、の弾性付与した、または身体に接する部分
、例えばサイドパネル、腰バンド、覆い、に使用するのに好適である。本発明の
多孔質で伸長性の重合体状ウェブは、吸収性製品の他の、伸長性または呼吸可能
な材料が望ましい部分、例えばトップシートまたはバックシート、にも使用でき
る。
特定時間作用する条件下で、低応力緩和を示す。本エラストマー状材料は、大き
な変形を加えた時に、低ヒステリシスおよび高い破断点伸びを示す。好ましい実
施態様では、エラストマー状材料は、スチレンブロック共重合体、例えばポリス
チレン−ポリ(エチレン/プロピレン)−ポリスチレン(S−EP−S)、ポリ
スチレン−ポリ(エチレン/ブチレン)−ポリスチレン(S−EB−S)、ポリ
スチレン−ポリブタジエン−ポリスチレン(S−B−S)、ポリスチレン−ポリ
イソプレン−ポリスチレン(S−I−S)、または水素化ポリ(イソプレン/ブ
タジエン)−ポリスチレン(S−IB−S)、少なくとも1種のビニルアレーン
樹脂、およびプロセスオイル、特に低粘度炭化水素油、例えば鉱油、を含んでな
る。
に弾性の低い表皮層、例えばポリエチレンおよびポリプロピレンを包含するポリ
オレフィン型材料、を含む多層フィルムの形態でよい。このエラストマー状フィ
ルムは、巨視的に膨脹させた立体的なエラストマー状ウェブを形成するのに有用
である。
不連続的な第二表面を有する。エラストマー状ウェブは、ウェブの第一表面に複
数の一次開口部を示し、一次開口部は、相互接続部材の連続的な網目構造により
、第一表面の平面に限定されており、各相互接続部材は、その長さに沿って上方
向に凹形状の断面を有する。好ましい実施態様では、各相互接続部材は、その長
さの一部に沿って全体的にU字形断面を有し、その断面は、一般的にウェブの第
一表面の平面内にある基底部、および基底部の各縁部に接合し、他の側壁部分と
相互接続している側壁部分を含んでなる。相互接続している側壁部分は、全体的
にウェブの第二表面の方向に伸び、ウェブの第一表面と第二表面の中間で相互接
続している。相互接続した側壁部分は、実質的に互いに同時に終わり、ウェブの
第二表面の平面中に二次開口部を形成する。
マー層により、相互接続部材は第一表面の平面内で伸長することができる。ウェ
ブの立体的な性格により、第一表面の平面内で相互接続部材にかかる応力は、第
二表面にある二次開口部における応力から分離され、従って、引裂き開始箇所に
おける潜在的なひずみにより誘発される応力から引き離される。ウェブのひずみ
により誘発される応力が、二次開口部におけるひずみにより誘発される応力から
分離または引き離されることにより、開口部で引裂き開始のためにウェブが破損
することなく、約400%以上までの反復および持続するウェブひずみが許容さ
れるので、ウェブの信頼性が向上する。
ルムを用意すること、フィルムを成形構造上に支持すること、および多層フィル
ムの厚さを横切って流体差圧を作用させることを含んでなる方法も提供する。流
体差圧は、多層フィルムを支持構造に適合させ、成形されたフィルムの少なくと
も一部で破裂させるのに十分に大きい。
るが、類似の番号が同等の構成要素を識別している添付の図面を参照しながら下
記の説明を読むことにより、本発明をより深く理解できると考えられる。
明の実施に合同して使用できることを意味する。従って、用語「含んでなる」は
、より制限的な用語「〜からなる」および「実質的に〜からなる」を包含する。 ここで使用する用語「弾性」または「エラストマー状」は、外部から加えられ
た力の下で伸長または変形することができ、外部の力が解除された後は、その本
来の寸法または形状を実質的に回復し、少量(典型的には約20%以下)の永久
ひずみだけを持続する、すべての材料に当てはまる。用語「エラストマー」は、
上記の弾性を示すすべての材料に当てはまる。
ずに融解および再固化し得るすべての材料に当てはまる(最小限度の酸化による
劣化は考えられる)。
熱可塑性重合体または重合体混合物の層を意味する。表皮層の永久ひずみがエラ
ストマー層の永久ひずみより少なくとも約20%大きい場合、表皮層は、「実質
的にエラストマー性が低い」と考えられる。永久ひずみは、材料が特定の伸長か
ら解除されてから十分に回復するまでの十分な時間で測定される材料の変形に当
てはまる。
下で伸張されている間に測定したエラストマー状材料の長さと、その材料の変形
していない、またはひずみの無い状態における長さとの差を、その材料の変形し
ていない状態における長さで割り、100を掛けた値である。例えば、変形して
いない、またはひずみの無い状態における材料の伸長は0%である。
から解除された後、材料を完全に回復させずに、特定の時間(すなわちここに記
載する試験方法では60秒間)弛緩した状態にある間に測定したエラストマー状
材料の変形百分率である。ひずみ百分率は、[(1サイクル後のゼロ負荷伸長−
サイクル1の初期試料ゲージ長)/(サイクル1の初期試料ゲージ長)]x10
0として表される。ゼロ負荷伸長とは、第二サイクルの開始時における、引張試
験装置により負荷を記録する前のつかみ部間の間隔を意味する。
予め決められた長さに伸長した後に遭遇する最大負荷または力(またはある初期
長で測定した負荷または力)と、試料をその長さまたは伸長で特定時間保持した
後に測定した残留負荷または力との間の、張力または負荷の損失百分率を意味す
る。緩和は、エラストマー状材料の特定伸長で見られる初期負荷の損失百分率と
して表される。
必要なエネルギーと、特定の伸長から収縮する前にエラストマー状材料により保
持されているエネルギーの差を意味する。エラストマー状材料の試料を特定の長
さ、典型的には200%伸長、に伸ばし、ゼロ負荷に戻すことにより、ヒステリ
シスループが完了する。 他の用語は、最初に説明するときに定義する。
ップシートとして使用するのに非常に好適である、先行技術の巨視的に膨脹させ
た、立体的な、繊維状の、液体透過性の重合体状ウェブ40の拡大した、部分的
に切り取った、透視図である。先行技術のウェブは、ここに参考として含める、
共に譲渡された米国特許第4,342,314号、1982年8月3日にRadel
et al.に公布、の開示に一般的に一致している。この液体透過性ウェブ40は複
数の開口部、例えば互いに接続された複数の繊維状素子、例えばウェブの第一表
面50で互いに接続された複数の繊維状素子42、43、44、45、および4
6により形成された開口部41を示す。各繊維状素子は基底部分、例えば第一表
面50の平面52の中に位置する基底部分51を含んでなる。各基底部分はそれ
ぞれの縁部に取り付けられた側壁部分、例えば側壁部分53を有する。側壁部分
は、一般的にウェブの第二表面55の方向に伸びている。繊維状素子の交差する
側壁部分は、ウェブの第一および第二表面の中間で互いに接続されており、第二
表面55の平面56で互いに実質的に同時に終わる。
,463,045号、1984年7月31日にAhr et al.に公布、の開示に一般
的に従う表面変形の微視的なパターン58を包含する。表面変形の微視的パター
ン58により、ウェブに入射光腺が当たった時に実質的に光沢の無い表面が見え
る。
et al.への米国特許第4,637,819号、1987年1月20日公布、に記
載されている様に、ウェブの第一表面50に多数のはるかに小さな毛細管網目構
造(図には示していない)を包含することができる。より小さな液体処理毛細管
網目構造により、さらに多孔質になるので、本発明のウェブは、使い捨て吸収性
製品の伸長性多孔質部分として使用した時に、より効率的に機能すると考えられ
る。
続網目構造により一次開口部を限定する素子の一部または全部を意味する。代表
的な相互接続部材には、上記のRadel et al.の’314特許およびここに参考と
して含める共に譲渡されたGoodman, Jr., et al.への米国特許第5,514,1
05号、1996年5月7日公布、が挙げられるが、これらに限定するものでは
ない。下記の説明および図面から明らかな様に、相互接続部材は本来連続的であ
り、各素子を相互に接合する移行部分に連続的に相互接続している。
一表面50で始まり、第二表面55に伸びる、隣接する2個の一次開口部間に配
置された部分として説明することができる。ウェブの第一表面上で、相互接続部
材は集合的に連続網目構造、またはパターン、を形成し、その相互接続部材の連
続網目構造が一次開口部を限定し、ウェブの第二表面上では、相互接続部材の相
互接続側壁が集合的に二次開口部の不連続パターンを形成する。
ために使用する場合、一般的に第一表面の平面内で、第一表面の中断されていな
い性格を表す。従って、第一表面上のどの点も、第一表面上の他のすべての点か
ら、第一表面の平面内で第一表面を実質的に離れることなく、到達することがで
きる。同様に、ここで使用する用語「不連続」は、エラストマー状ウェブの第二
表面を説明するために使用する場合、一般的に第二表面の平面内で、第二表面の
中断された性格を表す。従って、第二表面上のどの点も、第二表面上の他のすべ
ての点から、第二表面の平面内で第二表面を実質的に離れることなく、到達する
ことはできない。
の垂直距離が約12インチである場合、正常な肉眼で容易に見える構造的な特徴
または要素に当てはまる。反対に、用語「微視的」は、観察者の目とウェブの平
面の間の垂直距離が約12インチである場合、正常な肉眼で容易に見えない構造
的な特徴または要素に当てはまる。
、リボンおよびフィルムの説明に使用する場合、ウェブの両表面が成形構造の立
体的なパターンを示す様に立体的な成形構造の表面に一致させたエラストマー状
ウェブ、リボンおよびフィルムに当てはまる。その様な巨視的に膨脹させたウェ
ブ、リボンおよびフィルムは、典型的にはエンボス加工(すなわち成形構造が主
として雄型の突起を含んでなるパターンを示す場合)により、デボス加工(すな
わち成形構造が主として雌型の毛細管網目構造を含んでなるパターンを示す場合
)により、あるいはどちらかの型の成形構造の表面上に樹脂状溶融物を押し出す
ことにより、成形構造の表面に一致させる。
ルムの説明に使用する場合、巨視的尺度で肉眼により観察した時に、ウェブ、リ
ボンおよびフィルムの全体的な状態を表す。例えば、フィルムの平面から外に重
大な巨視的変形を示さない、孔の開いていない押出フィルムまたは孔の開いた押
出フィルムは、一般的に平面的として説明される。そのため、孔の開いた平面的
なウェブに関して、開口部における材料の縁部は実質的にウェブの平面内にあり
、ウェブの平面内でウェブに加えられた応力は、その開口部における引裂き開始
箇所に直接結びつけられる。
通路状として説明できる立体的な相互接続部材に形成される。これらの部材の二
次元的な断面は、上記のRadel et al.の特許における様に「U字形の」として、
あるいはより一般的に、上記のGoodman, Jr., et al.の特許に開示されている様
に「上方向に凹形状の」として説明することができる。ここで使用する「上方向
に凹形状の」は、基底部が一般的に第一表面内にあり、通路の脚部が基底部から
第二表面の方向に伸び、通路の開口部が実質的に第二表面中にある、エラストマ
ー状ウェブの表面に対する通路状形状の向きを説明している。一般的に、以下に
図5に関して説明する様に、ウェブを通して、第一表面と直角に、隣接する2個
の一次開口部を横切って伸びる平面に関して、間に配置された相互接続部材の断
面は一般的に上方向に凹形状の、実質的にU字形の形状を示す。
幾つかの手段、例えば打ち抜き、スリット加工、ホット−ピンメルト開口、がこ
の分野で公知である。しかし、上記技術のいずれかを熱可塑性エラストマー状フ
ィルムに応用すると、多孔度の増加と共に、信頼性のある弾性性能が低下する。
従来の方法で孔を開けると、開口部の縁部が加えられる応力の平面内にあるので
、ウェブに力が加えられた時に、開口部の縁部が引裂き開始箇所の源になる。一
般的な熱可塑性弾性フィルムでは、ウェブ応力により開口部で始まった引裂きが
時間と共に広がり、フィルムの壊滅的な破損につながる。開口部の形状が非円形
、例えば正方形、長方形、または他の多角形、である場合、応力が側部の角部に
集中するために、引裂き開始の可能性が高くなる。
含んでなる多層重合体状ウェブを使用し、ここに記載する方法により多層ウェブ
を巨視的に膨脹させた、立体的な構造に成形することにより、得られるエラスト
マー状ウェブは高多孔度および高弾性、並びに信頼性、および高強度の優位性を
示すことを見出した。
室温で50%〜1200%伸長することができる。エラストマーは、純粋なエラ
ストマーでも、人間の体温を包含する常温でなお実質的なエラストマー特性を示
すエラストマー相または内容物との混合物でもよい。本発明のエラストマー状材
料は、単層フィルムで、少なくとも1個のエラストマー層を含む多層フィルムで
、あるいはここに記載する方法により製造した多孔質の立体的なウェブで、所望
の弾性および応力緩和特性を示すことができる。好ましくは、エラストマー状材
料は、室温における200%伸長で応力緩和が約20%未満、より好ましくは約
30%未満、最も好ましくは約40%未満である。本発明のエラストマー状材料
は、体温(約100°F)で10時間50%伸長した後、応力緩和が約45%未
満、好ましくは約50%未満、より好ましくは約55%未満である。
、場合によっては一般的に非弾性でもよい。2個以上の表皮層を本発明のエラス
トマー層と併用することができ、表皮層は一般的にエラストマーの弾性を変化さ
せる。2個以上の表皮層を使用する場合、これらの表皮層は同じ、または異なっ
た材料特性を有することができる。
エラストマー状ウェブ実施態様の拡大した、部分的に切り取った、透視図である
。液体透過性のエラストマー状ウェブ80の幾何学的構造は、図1に示す先行技
術のウェブ40と一般的に類似しており、上記のRadel et al.の’314特許の
開示に一般的に従っている。他の好適な成形フィルム構造は、米国特許第3,9
29,135号、1975年12月30日にThompsonに公布、第4,324,2
46号、1982年4月13日にMullane, et al.に公布、および第5,006
,394号、1991年4月9日にBairdに公布、に記載されている。これらの
特許の開示をここに参考として含める。
えば相互接続された部材91、92、93、94、95、の連続網目構造により
第一表面90の平面102内に形成された複数の一次開口部71を示す。第一表
面90の平面に投影された一次開口部71の形状は、好ましくは規則的または不
規則なパターンの多角形、例えば正方形、六角形、等の形状にある。好ましい実
施態様では、それぞれの相互接続部材は、基底部、例えば平面102中の基底部
81、を含んでなり、各基底部は、それらの各縁部に取り付けられた側壁部分、
例えば側壁部分83、を有する。側壁部分83は、一般的にウェブの第二表面8
5の方向に伸び、接合する相互接続部材の側壁と交差している。交差している側
壁部分は、ウェブの第一および第二表面の中間で相互接続し、互いに実質的に同
時に終わり、二次開口部、例えば第二表面85の平面106内の第二開口部72
、を形成する。巨視的に膨脹させた、立体的なエラストマー状ウェブの詳細な説
明は、ここにその開示を参考として含める米国特許出願第08/816,106
号、1997年3月14日にCurro et al.により提出、に開示されている。
た部分図であるが、本発明の別のウェブ構造を示す。ウェブ80の多層重合体状
成形フィルム120は、好ましくは少なくとも1個のエラストマー層101,お
よび少なくとも1個の表皮層103を含んでなる。図3は、表皮層103を第一
表面90の近くにした2層実施態様を示しているが、成形フィルム120の層の
順序には制限が無いと考えられる。図3に示す様に、重合体層が第二表面の平面
内で実質的に同時に終わるのが現在は好ましいが、それが不可欠であるとは現在
考えられない、すなわち1個以上の層が他の層よりも第二表面に向かってさらに
伸びることができる。エラストマー層は、フィルム総厚の約20%〜約95%を
構成し、各表皮層はフィルム総厚の約1%〜約40%を構成する。典型的には、
エラストマー状フィルムは、厚さが約0.5ミル〜約20ミル、好ましくは約1
.0ミル〜約5.0ミルである。各表皮層は、典型的には厚さが約0.05ミル
〜約5ミル、好ましくは約0.1ミル〜約1.5ミルである。好ましい実施態様
では、エラストマー層は厚さが約3.2ミルであり、各表皮層は厚さが約0.1
5ミルである。
層103の間にエラストマー層101が配置された断面で示す。エラストマー層
101は、好ましくは少なくとも1個のエラストマー状部分および少なくとも1
個の熱可塑性部分を有する熱硬化性エラストマーを含んでなる。熱可塑性エラス
トマーは、典型的には実質的に連続的な無定形マトリックスを含んでなり、全体
的にガラス質または結晶性区域が点在している。理論に捕らわれたくはないが、
不連続区域は効果的な物理的架橋として作用し、それによって、材料にひずみが
加えられ、続いて解除された時に、材料は弾性の記憶を示すことができると考え
られる。好ましい熱可塑性エラストマー状材料には、ブロック共重合体およびそ
れらの混合物が挙げられる。本発明で使用するのに好適な熱可塑性エラストマー
状材料には、スチレン−ブタジエン−スチレンまたは類似のスチレン系ブロック
共重合体が挙げられる。所望の熱可塑性エラストマー特性およびその結果として
弾性を示すある種のポリオレフィン、例えば密度が約0.90g/cc未満であ
るポリエチレンおよびポリプロピレン、もここで熱可塑性エラストマー状材料と
して使用するのに好適である。表皮層は、好ましくは実質的にエラストマー性が
低い材料、例えば密度が約0.90g/ccを超えるポリオレフィン、または他
の熱可塑性材料を含んでなる。表皮層は、ウェブを伸長する前または後に完全に
剥離しない様に、エラストマー層に十分に密着しているべきである。ここで表皮
層として使用するのに好適な材料は、エラストマー層と共に効果的に加工され、
多層フィルムを形成することができる様に、所望のメルトフロー特性を有するべ
きである。多層重合体状フィルム120を製造する好ましい方法は共押出である
。
和材料は、エラストマー状ブロック共重合体、少なくとも1種の熱可塑性重合体
、および低粘度プロセスオイルを含んでなる組成物から製造することができる。
好ましい組成物は、約55重量%のスチレン系−オレフィン系3ブロック共重合
体、約15重量%のポリスチレン、および約30重量%の鉱油を含んでなる。組
成物は他の添加剤、例えば酸化防止剤、ブロッキング防止剤および滑り防止剤を
さらに包含することができる。典型的には、酸化防止剤はエラストマー状組成物
の総重量の1%以下、好ましくは0.5%以下である。
なエラストマー状組成物の製造には、多くのブロック共重合体を使用できる。ブ
ロック含有量およびブロックの平均分子量を基準にして、線状ブロック共重合体
、例えばA−B−Aトリブロック共重合体、A−B−A−Bテトラブロック共重
合体、A−B−A−B−Aペンタブロック共重合体、等、を適宜選択する。その
様なブロック共重合体は、一般的にエラストマー状ブロック部分Bおよび熱可塑
性ブロック部分Aを含んでなる。ここで使用するのに好適なブロック共重合体は
、熱可塑性で、エラストマー状である。このブロック共重合体は、外部の力に応
答して弾性記憶を示す様に、熱可塑性ブロック部分のガラス転移温度(Tg)未
満で一般的に立体的な、物理的に架橋した、または絡み合った構造を形成すると
いう意味でエラストマー状である。このブロック共重合体は、物理的特性をほと
んど、または全く変えることなく(最小限度の酸化性劣化は考えられる)、数回
、末端ブロックTgより高い温度で融解させ、成形し、再凝固させることができ
るという意味で熱可塑性である。
温度で結晶性またはガラス質区域を形成するのに十分に高いガラス転移温度を有
する材料から誘導される。その様な硬質ブロックは、共重合体中の他の硬質ブロ
ックと、一般的に物理的に強く絡み合うか、または凝集する。硬質ブロック部分
Aは、スチレン、α−メチルスチレン、他のスチレン誘導体の様なモノマー、ま
たはそれらの混合物、から誘導されるポリビニルアレーンを一般的に含んでなる
。硬質ブロック部分Aは、スチレン系モノマー、例えば上記のモノマー、および
オレフィン系モノマー、例えばエチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン、
ブタジエン、およびそれらの混合物、に由来する共重合体でもよい。
,000〜約200,000、好ましくは約2,000〜約100,000、よ
り好ましくは約5,000〜約60,000である。典型的には、硬質ブロック
部分Aは、共重合体の総重量の約10%〜約80%、好ましくは約20%〜約5
0%、より好ましくは約25〜約35%を構成する。
を有するので、これらの作業温度で結晶性またはガラス質区域は形成されない。
従って、Bブロックは軟質ブロックであると見なされる。軟質ブロック部分Bは
、典型的には、約4〜約6個の炭素原子を含む共役脂肪族ジエンモノマーまたは
約2〜約6個の炭素原子を含む線状アルケンモノマーから誘導されるオレフィン
系重合体である。好適なジエンモノマーには、ブタジエン、イソプレン、等が挙
げられる。好適なアルケンモノマーには、エチレン、プロピレン、ブチレン、等
が挙げられる。軟質ブロック部分Bは、好ましくは実質的に無定形のポリオレフ
ィン、例えばエチレン/プロピレン重合体、エチレン/ブチレン重合体、ポリイ
ソプレン、ポリブタジエン、等、またはそれらの混合物を含んでなる。軟質ブロ
ック部分Bの数平均分子量は、典型的には約1,000〜約300,000、好
ましくは約10,000〜約200,000、より好ましくは約20,000〜
約100,000である、典型的には、軟質ブロック部分Bは、共重合体の総重
量の約20%〜約90%、好ましくは約50%〜約80%、より好ましくは約6
5〜約75%を構成する。
エラストマー状のブロック部分Bおよび少なくとも1個の実質的に熱可塑性であ
るブロック部分Aを含んでなる。ブロック共重合体は複数のブロックを有するこ
とができる。好ましい実施態様では、ブロック共重合体は、A−B−Aトリブロ
ック共重合体、A−B−A−Bテトラブロック共重合体、またはA−B−A−B
−Aペンタブロック共重合体でよい。エラストマー状中間ブロックBおよび熱可
塑性末端ブロックAおよびA’を有し、AおよびA’が異なったビニルアレーン
モノマーから誘導することができるトリブロック共重合体も、ここで使用するの
に好適である。2個以上のAブロックおよび/または2個以上のBブロックを有
し、各Aブロックが 同一の、または異なったビニルアレーンモノマーから誘導
することができ、各Bブロックが 同一の、または異なったオレフィン系モノマ
ーから誘導することができるブロック共重合体も本発明で有用である。ブロック
共重合体は、放射状であり、3本以上の腕を有し、各腕がB−A、B−A−B−
Aであり、Bブロックが放射状重合体の中央部分またはその近くにある重合体、
または類似の型の共重合体でもよい。良好な結果は、例えば4、5、または6本
の腕で得ることができる。オレフィンブロックは、典型的にはブロック共重合体
の少なくとも約50重量%を構成する。オレフィン系二重結合中の不飽和は、所
望により選択的に水素化し、酸化による劣化に対する感度を下げ、エラストマー
特性に有利な影響を及ぼすことができる。例えば、ポリイソプレンブロックを選
択的に還元し、エチレン−プロピレンブロックを形成することができる。ビニル
アレーンブロックは、典型的にはブロック共重合体の少なくとも約10重量%を
構成する。しかし、高弾性および低応力緩和特性には、より高いビニルアレーン
含有量がより好ましい。 ブロック共重合体は、本発明のエラストマー状組成物に、所望の弾性および低
応力緩和特性を達成するのに有効な量で使用するとよい。ブロック共重合体は、
エラストマー状組成物中に、典型的にはエラストマー状組成物の約20〜約80
重量%、好ましくは約30〜約70重量%、より好ましくは約40〜約60重量
%、の量で存在する。
体、例えばスチレン−ブタジエン−スチレン(S−B−S)、スチレン−エチレ
ン/ブチレン−スチレン(S−EB−S)、スチレン−エチレン/プロピレン−
スチレン(S−EP−S)、スチレン−イソプレン−スチレン(S−I−S)、
およびそれらの混合物、が好適である。ブロック共重合体は、単独でも、ブロッ
ク共重合体の混合物でも、あるいは1種以上のブロック共重合体と1種以上の他
の実質的にエラストマー性が低い重合体、例えばポリプロピレン、ポリエチレン
、ポリブタジエン、ポリイソプレン、またはそれらの混合物、との混合物で使用
することができる。使用するブロック共重合体中は、その様な他の重合体を、好
ましくはほんの少量だけ含み、最も好ましくは実質的に含まない。
%過剰に含むポリスチレン−エチレン/ブタジエン−ポリスチレンブロック共重
合体である。スチレン含有量がより高い場合、ポリスチレンブロック部分は一般
的に比較的高い分子量を有する。スチレン−エチレン/ブタジエン−スチレン(
S−EB−S)のその様な線状ブロック共重合体は、Shell Chemical Company,
Huston, TXからKRATON G1600シリーズの商品名で市販されている。エチレン/プ
ロピレンブロックが、ポリスチレン−イソプレン/ブタジエン−スチレンブロッ
ク共重合体の不飽和箇所の選択的水素化により誘導される、ポリスチレン−エチ
レン−エチレン/プロピレン−スチレン(S−E−EP−S)ブロック共重合体
もここで使用するのに好ましい。水素化されたポリスチレン−イソプレン/ブタ
ジエン−スチレン(S−IB−S)ブロック共重合体は、Kuraray America, Inc
. New York, NYからSEPTON 4000シリーズの商品名で市販されている。ここに記
載するすべてのスチレン系−オレフィン系ブロック共重合体は低応力緩和エラス
トマー状材料に単独で、またはそれらの混合物で使用するのに好適である。
エラストマー性が低い重合体または混合物を使用できる。好適な熱可塑性重合体
は、好ましくはブロック共重合体の硬質ブロックと会合し、絡み合った立体的な
網目構造を形成すべきである。理論に捕らわれたくはないが、絡み合った網目構
造は、引張、弾性および応力緩和特性を改良できると考えられる。熱可塑性重合
体、例えばポリフェニレンオキシド、およびスチレン、α−メチルスチレン、他
のスチレン誘導体、ビニルトルエン、およびそれらの混合物、を包含するモノマ
ーに由来するビニルアレーン樹脂、が本発明で有用である。これらの重合体は、
ブロック共重合体のスチレン系硬質ブロックと化学的に相容性があるので好まし
い。これらの成分は、絡み合った立体的な網目構造をより容易に形成することが
でき、網目構造から物理的にあまり分離しない様に、相容性があるのが有利であ
ると考えられる。
子量を有するべきである。熱可塑性重合体は、好ましくはそれらのガラス転移温
度、引張および弾性特性が増加する様に、十分に高い平均分子量を有するべきで
ある。また、ここで有用な熱可塑性重合体は、硬質ブロックと相容性がある様に
、エラストマー状ブロック共重合体の硬質ブロックの平均分子量とあまり大きく
異ならない平均分子量を有するべきである。好適なビニルアレーン樹脂は、好ま
しくは数平均分子量が約600〜約200,000、より好ましくは約5,00
0〜約150,000、最も好ましくは約10,000〜約100,000であ
る。ポリスチレンが特に好ましい。好ましいポリスチレンは、数平均分子量が約
40,000〜約60,000であり、Nova Chemical, Inc. Monaca, PA, から
NOVACOR PS200シリーズの商品名で市販されている。
合体または樹脂は、立体的な網目構造中に「食い込み」、所望の特性を与える様
に、エラストマー状材料の使用温度より高いガラス転移温度(Tg)を有するべ
きである。使用温度とガラス転移温度の差が小さい程、これらの重合体は網目構
造構造から「ほどけ」、網目構造構造が弱くなる。その結果、エラストマー状材
料の引張、弾性および応力緩和特性が悪影響を受ける。これらの悪影響は、応力
緩和特性で特に著しい。
たは手当用品、には、高いガラス転移温度を有する重合体、例えばポリフェニレ
ンオキシド、を使用すべきであると以前には考えられていた。しかし、ポリフェ
ニレンオキシドは、融点が高く、溶融粘度が比較的高いので、加工が困難である
。その上、ポリフェニレンオキシドに必要な処理温度が高いために、エラストマ
ー状材料または最終製品中の他の成分が分解することがある。ポリフェニレンオ
キシドの初期モジュラスは、伸長性製品には高すぎるので、製品を着用者に付け
るのに過度の力が必要になる。
低いので、体温で持続する負荷の条件下で、ビニルアレーン樹脂を本発明のエラ
ストマー状材料に使用して所望の弾性および応力緩和特性が得られることは驚く
べきことである。その上、ビニルアレーン樹脂は比較的低い温度で容易に加工で
きるので、他の熱可塑性またはエラストマー状成分の分解はほとんど、または全
く起こらない。
ましくはガラス転移温度が約58℃〜約180℃、より好ましくは約70℃〜約
150℃、より好ましくは約90℃〜約130℃である。
、特にポリスチレン、との混合物で、ここで硬質ブロックと会合する重合体とし
て有用である。低分子量芳香族樹脂は、好ましくはビニルアレーンモノマーから
誘導される。低分子量樹脂は粘度を下げるので、エラストマー状組成物の加工性
が良くなる。理論に捕らわれたくはないが、低分子量樹脂は、エラストマー状共
重合体およびポリスチレンの硬質ブロックとあまり効果的に立体的に絡み合わな
い傾向があると考えられる。それに、低分子量のために、樹脂はエラストマーの
軟質ブロックまたは熱可塑性硬質ブロックと会合することができる。その結果、
低分子量樹脂を配合することにより、組成物中の硬質の絡み合った網目構造の百
分率が低下する。従って一般的に、低分子量樹脂は加工助剤として使用できるが
、これらの樹脂を含む組成物から製造したフィルムの弾性および応力緩和特性に
一般的に悪影響を及ぼすと考えられる。低分子量芳香族炭化水素樹脂を、単独で
、またはポリスチレンとの組合せで含むエラストマー状組成物が、ここで使用す
るのに好適な所望の弾性および応力緩和特性を示すことは驚くべきことである。 典型的には、混合物中のポリスチレン含有量と芳香族炭化水素樹脂含有量の比
は、約1:10〜約10:1、好ましくは約1:4〜約4:1である。芳香族炭
化水素樹脂の数平均分子量は、典型的には約600〜約10,000である。好
ましい芳香族炭化水素樹脂は、ガラス転移温度が約60℃〜約105℃であり、
数平均分子量が約600〜約4,000である。好ましい芳香族炭化水素樹脂に
は、すべてHercules Inc, Wilmington, DEから市販のENDEX(商品名) 155また
は160、KRISTALEX(商品名) 3115または5140、PICCOTEX(商品名) 120およびP
ICCOLASTIC(商品名) D125が挙げられる。
エラストマー状組成物の約3〜約60重量%、好ましくは約5〜約40重量%、
より好ましくは約10〜約30重量%、の量である。
する重合体または樹脂は、溶融物の粘度を低くし、組成物の加工性を向上させる
が、粘度をさらに下げ、加工性を高めるには、加工助剤、例えば炭化水素油、を
追加するのが有利であることが分かった。油はエラストマー状組成物の粘度を下
げるので、エラストマー状組成物がより加工し易くなる。しかし、プロセスオイ
ルには、組成物の弾性保持および引張特性を下げる傾向がある。典型的には、プ
ロセスオイルは、エラストマー状組成物の約60重量%まで、好ましくは約5〜
約60重量%、より好ましくは約10〜約50重量%、最も好ましくは約15〜
約45重量%の量で存在する。
実質的に劣化しない。直鎖状、分岐鎖状、環状の脂肪族または芳香族系でよい炭
化水素油がここで使用するのに好適である。好ましくは、プロセスオイルは、Wi
tco Company, Greenwich, CT.からBRITOLの商品名で市販の白色鉱油である。ま
た、Pennzoil Company Penrenco Division, Karns City, PA.からDRAKEOLの商品
名で市販の別の鉱油もプロセスオイルとして好ましい。
重合体のみを含んでなる組成物から製造することができる。しかし、その様な組
成物は、組成物の粘度が高く、非常に伸びやすく、粘着性があるので、一般的に
加工が非常に困難である。さらに、エラストマー状組成物が本来粘着性であるの
で、取扱いが困難である。例えば、組成物をフィルムに加工できるが、そのフィ
ルムは加工装置に粘着する傾向があり、装置から取り外すのが困難であるか、ま
たは組成物を加工し、巻き取った時、密着する傾向があり、最終製品にさらに加
工するために繰り出すのが非常に困難になる。
ることにより、組成物の加工性および取扱い性が改善されることが分かった。熱
可塑性重合体およびプロセスオイルには、組成物の粘度を下げ、組成物の加工性
を改良する傾向がある。組成物の加工性および取扱い性をさらに改良するには、
特にその様なエラストマー状組成物のフィルムが望ましい場合、少なくとも1個
の、実質的にエラストマー性が低い材料の表皮層をエラストマー状組成物と共押
出するとよい。好ましい実施態様では、2個の表皮層の間にエラストマー状中央
層が配置され、表皮層のそれぞれが中央層の片側に実質的に接合する様に、エラ
ストマー状組成物を熱可塑性組成物と共に共押出する。2個の表皮層は同一の、
または異なった熱可塑性材料でよい。
性がある様に、表皮層は、エラストマー状ブロック共重合体の成分と少なくとも
部分的に相容性を有するか、または混和し得るのが好ましい。表皮層は中央のエ
ラストマー層よりもエラストマー性が実質的に低くなる様に、表皮層は、熱可塑
性重合体または熱可塑性重合体とエラストマー状重合体の混合物を含んでなるこ
とができる。典型的には、表皮層の永久ひずみは、エラストマー状中央層の永久
ひずみよりも、少なくとも約20%、好ましくは少なくとも約30%、より好ま
しくは少なくとも約40%大きい。表皮層として使用するのに好適な熱可塑性重
合体は、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン、ブタジエン、1,3−
ペンタジエン、1−ブテン、1−ヘキセン、および1−オクテンを包含するα−
アルケンの様なモノマー、およびそれらのモノマーの混合物に由来するポリオレ
フィン、エチレン共重合体、例えばエチレン−ビニルアセテート共重合体(EV
A)、エチレン−メタクリレート共重合体(EMA)、およびエチレン−アクリ
ル酸共重合体、ポリスチレン、ポリ(α−メチルスチレン)、スチレン系ランダ
ムブロック共重合体(例えばDow Chemical, Midland, MIから市販のINDEX(商品
名)インターポリマー)、ポリフェニレンオキシド、およびそれらの混合物でよ
い。さらに、これらの層は、中央のエラストマー層と熱可塑性表皮層の間の密着
性を強化するのに使用できる。
一次開口部形状の平面図である。一様な形状の反復パターンが好ましいが、一次
開口部、例えば開口部71、の形状は一般的に円形、多角形、または混合でよく
、規則的なパターンまたは不規則パターンの列でよい。図には示していないが、
無論、投影された形状は長円形、ティアードロップ形状、その他の形状でもよい
、すなわち、本発明は開口部の形状に無関係であると考えられる。
している移行区域または部分、例えば図5に示す移行部分87で、互いに入り交
じっている。一般的に、移行部分は、いずれかの3個の隣接する開口部に接して
内接することができる最も大きな円により限定される。無論、特定パターンの開
口部に関しては、移行部分の内接された円は、4個以上の隣接する開口部接する
ことができる。例示目的には、相互接続部材は、実質的に移行部分、例えば相互
接続部材97および98、の中央で始まる、または終わると考えられる。同様に
、相互接続部材の側壁は、移行部分の内接円が接合する開口部に接している接点
に対応する区域で連続した相互接続部材の側壁に相互接続していると説明するこ
とができる。
は、好ましくは一般的に一様なU字形である。しかし、横切る断面は、相互接続
部材の全長に沿って一様である必要はなく、ある種の開口部構造では、その長さ
のほとんどに沿って一様ではない。例えば、図5の部分図から分かる様に、相互
接続部材96に関して、基底部81の幅寸法86はその相互接続部材の長さに沿
って実質的に変化し得る。特に、移行区域または部分87では、相互接続部材が
連続した相互接続部材中にとけ込んでおり、移行区域または部分の横断面は実質
的に一様ではないU字形を示すか、またはU字形には見えない。
式的に、および顕微鏡写真9〜11で示す機構のために、ひずみにより誘発され
る応力にさらされた時に、より信頼性が高い(すなわち壊滅的な破損に耐性があ
る)と考えられる。図8Aは、応力が作用していない状態にあるウェブ80の、
第一表面90の平面102にある一次開口部71、および第一表面90の平面1
06から離れた第二表面85の平面106にある第二開口部72を示す。全体的
に図8Bで矢印により示される方向でウェブ80を引き延ばすと、第一表面90
が引っ張られ、一次開口部71も同様に変形した構造に引っ張られる。しかし、
一次開口部71の周囲は、連続的な第一表面における相互接続部材により形成さ
れている。従って、開口部71には、ウェブの弾性信頼性を犠牲にする引裂き開
始箇所のための「縁部」が無い。第二開口部72の縁部は、引裂き開始箇所にな
る可能性はあるが、図8Cに示す様に平面102が第一表面90の平面106か
ら離れなくなる点までウェブが引っ張られるまで、ひずみにより誘発されるかな
りの応力を受けない。平面102および106が最早離れていない点では、ウェ
ブ80は、実質的に平らな有孔ウェブとして挙動し始める。
さ「D」と、図8Aにおけるフィルム厚さ「T」の比を考えることは有意義であ
る。比D/Tは引張比と呼ぶことができ、本発明の成形工程により、フィルムが
第一表面の平面から外に引っ張られる量と関係がある。本出願者は、一般的に、
引張比の増加により、第二表面が第一表面からより遠くに配置されるので、引裂
き耐性が増加すると考える。
場合、本発明のエラストマー層101により、連続的なウェブを形成する相互接
続部材の基底部81が連続的な第一表面90で伸長される。表皮層103は、応
力が加えられるにも関わらず、ウェブの立体的な性質を維持するのに役立ち、連
続的な第一表面90上のひずみおよびその結果生じる一次開口部71の変形を、
不連続的な第二表面から少なくとも部分的に引き離し、それによって第二開口部
72におけるひずみを最少に抑える。従って、少なくとも第二開口部が第一表面
の平面に入り始めるまで、ウェブの連続的な第一表面でひずみにより誘発される
応力が、不連続的な第二表面上の引裂き開始箇所における潜在的なひずみにより
誘発される応力から実質的に分離される。この、ウェブのひずみにより誘発され
る応力が、第二開口部におけるひずみにより誘発される応力から実質的に引き離
される、または分離されることにより、開口部における引裂き開始によりウェブ
を破損することなく、ウェブの400%以上までの反復および持続するひずみが
許容されるので、ウェブの信頼性が著しく向上する。
すると考えられる。図9は、ここに記載する方法により形成されたウェブの第一
表面および一次開口部を示す光学顕微鏡写真である。形成されたばかりの、伸長
されていない構造で、図9に示すウェブ実施態様の連続的な第一表面は、一般的
に、すべての側面で約1mmの間隔を置いて配置された1mm平方の一次開口部
の規則的なパターンを形成する。図10および11は、僅かに異なった尺度で示
す、図9のウェブ実施態様の不連続的な第二表面を示す走査電子顕微鏡写真であ
る。図10は、一般的に伸長していない状態におけるエラストマー状ウェブの、
第一表面の平面から遠く離れた平面にある第二表面を示す。図11は、約100
%伸長した状態における、ウェブの第二表面を示す。図11に示す様に、第二開
口部の縁部は第一表面の平面から離れたままである。第二開口部のある程度の歪
みが生じているが、縁部は実質的に応力を受けていない状態にある。やはり、ウ
ェブのひずみにより誘発された応力が、第二開口部でひずみにより誘発された応
力から実質的に分離されているために、ウェブの信頼性が著しく向上している。
ィルムまたは繊維の特異的な弾性挙動が、上記のKrueger et al.への米国特許、
並びにSwenson et al.への米国特許第5,376,430号、1994年12月
27日公布、およびMuramoto et al.への第5,352,518号、1994年
10月4日公布、に記載されている様に、この分野で公知である。この分野で示
されている様に、表皮層の弾性限界を超えて伸長した後に回復すると、表皮層の
表面積がエラストマー層に対して増加するために、表皮層は、微視的な峰と谷の
不規則な微小構造を形成することがある。
弾性限界を超える応力を受けることがある。エラストマー層によりウェブはその
応力をかける前の、巨視的な、立体的な構造に戻ることができるが、表皮層の、
弾性限界を超える応力を受けた部分は、非弾性伸長で作り出された過剰材料のた
めに、応力をかける前の構造には戻らないことがある。伸長後に回復することに
より、表皮層は微視的な峰と谷の不規則な微小構造、より一般的には図12の顕
微鏡写真に示す様な横に伸びるしわ、を形成する。しわは、相互接続部材上に、
一般的に伸長方向を横切る実質的に一様なパターンで生じ、全体的に一次開口部
の周りに放射状に配置される。ウェブに対する伸長程度に応じて、しわは、実質
的にウェブの連続的な第一表面に限られるか、またはより一般的には、実質的に
相互接続部材の全表面上に広がることがある。
少なくとも2つの理由から有利であると考えられる。第一に、しわは、より柔ら
かい全体的な構造または感触をエラストマー状ウェブに与える。第二に、一次開
口部の周りに放射状に配置され、第二開口部に向かって伸びるしわは、使い捨て
吸収性製品の身体に接触するウェブとして使用する場合、より優れた液体処理特
性を与えることができる。
状ウェブの代表的な実施態様を図13に示す。ここで使用する用語「おむつ」は
、幼児および失禁症の人が一般的に着用し、着用者の下半身の周りに着用される
衣類を意味する。しかし、本発明のエラストマー状ウェブは、失禁用ブリーフ、
トレーニングパンツ、衛生ナプキン、等の他の吸収性製品にも応用できる。図1
3に示すおむつ400は、着用者に付ける前のおむつを示す、簡素化された吸収
性製品である。しかし、無論、本発明は図13に示すおむつの特定の型または形
状に限定されるものではない。おむつの形態にある使い捨て吸収性製品の特に好
ましい代表的な実施態様は、ここに参考として含めるBuell et al.の米国特許第
5,151,092号、1992年9月29日公布、に開示されている。
収縮をすべて取り除いた)状態を示す、構造の一部を切り取っておむつ400の
構造を見易くした透視図である。おむつ400の、着用者と接触する部分が見え
る様にしてある。図13に示すおむつ400は、液体透過性トップシート404
、トップシート404に接合した液体不透過性バックシート402、およびトッ
プシート404とバックシート402の間に配置された吸収性コア406を含ん
でなる。他の構造的特徴、例えば弾性脚覆い部材およびおむつを着用者の所定の
位置に固定するための固定手段、も包含することができる。
な良く知られている配置に組み立てることができ、好ましいおむつ構造は、それ
ぞれここに参考として含める「使い捨ておむつ用の収縮可能な側部」と題する米
国特許第3,860,003号、Kenneth B. Buellに1975年1月14日公布
、第5,151,092号、Buellに1992年9月9日公布、および第5,2
21,274号、Buellに1993年6月22日公布、および「多区域の構造的
弾性状フィルムウェブの伸長性腰部分を備えた吸収性製品」と題する米国特許第
5,554,145号、Roe et al.に1996年9月10日公布、「使い捨ての
引っ張って着用するパンツ」と題する米国特許第5,569,234号、Buell
et al.に1996年10月29日公布、「吸収性製品用サイドパネルを製造する
ためのゼロスクラップ法」と題する米国特許第5,580,411号、Nease et
al.に1996年12月3日公布、および「多方向に伸長可能なサイドパネルを
備えた吸収性製品」と題する米国特許出願第08/915,471号、Roble et
al.の名前で1997年8月20日提出、に記載されている。
般的に吸収性コア406の寸法より大きい長さおよび幅寸法を有する、おむつ4
00の代表的な実施態様を示す。トップシート404は、バックシート402に
重なって接合し、おむつ400の周辺部を形成している。周辺部はおむつ400
の外周または縁部を限定する。周辺部は末端縁部401および縦方向縁部403
を含んでなる。
正確なおむつデザインによって決められる。好ましい実施態様では、バックシー
ト402は変形した砂時計の形状を有し、おむつの全周辺部の周りで、吸収性コ
ア406を超えて少なくとも約1.3センチメートル〜約2.5センチメートル
(約0.5〜約1.0インチ)の最小距離伸びている。
合される。ここで使用する用語「接合する」は、トップシート404をバックシ
ート402に直接固定することにより、トップシート404をバックシート40
2に直接接合する構造、およびトップシート404を中間部材に固定し、その中
間部材をバックシート402に固定することにより、トップシート404をバッ
クシート402に間接的に接合する構造を包含する。好ましい実施態様では、ト
ップシート404およびバックシート402は、おむつの周辺部で、取付手段(
図には示していない)、例えば接着剤または他のこの分野で公知の取付手段、に
より互いに直接固定される。例えば、接着剤の一様な連続層、接着剤のパターン
化された層、または接着剤の分離した線または点の列を使用してトップシート4
04をバックシート402に固定することができる。
エラストマー状サイドパネル420を含んでなり、サイドパネルは、広げた構造
のおむつ400の末端縁部401から横方向に伸びている。好ましい実施態様で
は、エラストマー状サイドパネル420は本発明のエラストマー状ウェブを含ん
でなる。特に好ましい実施態様では、エラストマー状サイドパネルとして使用す
る場合、本発明のウェブをさらに加工して複合材料ラミネートを形成し、この分
野で公知の方法、例えば接着剤結合により、ウェブを、ウェブの片側、好ましく
は両側で繊維状不織材料と接着し、柔らかい、しなやかな弾性付与部分を形成す
る。
維(例えばポリプロピレン、ポリエステル、またはポリエチレン)、天然繊維(
例えば木材、綿、またはレーヨン)、または天然および合成繊維の組合せから形
成された不織ウェブを包含する。好適な不織材料は、様々な製法、例えばカージ
ング、スパン−ボンディング、ハイドロ−エンタングリング、その他の、不織材
料の当業者には公知の製法により形成することができる。現在好ましい繊維状材
料はカージング加工したポリプロピレン、Simpsonville, S.C.のFiberwebから市
販、である。
マー状ウェブに結合することができる。好適な結合方法には、例えば接着剤の一
様な連続層、接着剤のパターン化された層、または接着剤の分離した線、らせん
、または点の列を使用するなどの接着剤結合、または熱接着、圧力接着、超音波
接着、動的機械的接着、または他の、この分野で公知の好適な取付手段またはこ
れらの取付手段の組合せが挙げられる。代表的な結合方法は、ここに参考として
含める発明者としてAziz et al.による、「不織有孔フィルムカバーシート を有
する吸収性製品」と題するU.S.SIR No.H1670、1997年7月
1日公開、にも記載されている。
が比較的低いために、エラストマー性が低くなる傾向がある。不織材料をより弾
性的にし、複合材料ラミネートに弾性を復活させるために、上記のBuell et al.
の’092特許、並びに上記のWeber et al.の’897、Buell et al.の’79
3、およびWeber et al.の’679特許に記載されている様な、漸進的延伸によ
り「ゼロひずみ」ラミネートに弾性付与するために使用する方法および装置によ
り、複合材料ウェブを加工することができる。これによって得られる弾性付与さ
れた「ゼロひずみ」複合材料ウェブは、吸収性衣類で、長期間の使用に対して、
柔らかい布地状の感触および快適な適合性を与える。
合することができる。例えば、図13に示す様に、サイドパネル420は取付手
段(図には示していない)、例えば接着剤、またはこの分野で公知の他のいずれ
かの取付手段により、バックシート402に直接固定することができる。サイド
パネル420に特に好ましい構造を図14に示すが、この構造は、共に譲渡され
た、米国特許第5,669,897号、1997年9月23日LaVon et al.に公
布、および米国特許出願第08/155,048号、1993年11月19日、
Roles et al.により提出、に、より詳細に記載されており、両方の開示をここに
参考として含める。
421および422を含んでなる。細片421および422は、2個の分離した
細片でよく、あるいはこれらの細片は単一の細片を前縁部424で折り曲げ、得
られた2個の細片の長さを平行にならない様にずらすことにより形成することが
できる。2個の分離した細片を使用する場合、好適な接着剤を使用し、前縁部4
24で互いに接着させ、同時にテープタブ423に接着することができる。サイ
ドパネル420はバックシート402に、結合区域425で、いずれかの好適な
様式で、特に上記のLaVon et al.の’879特許に開示されている様に結合させ
ることができる。サイドパネルの対は同一である必要はないが、互いに鏡像の関
係にあるのが好ましい。弾性付与したサイドパネルを有するおむつの他の例は、
それぞれここに参考として含める「シャーリング加工した耳部を有する使い捨て
おむつ」と題する米国特許第4,857,067号、1989年8月15日にWo
od et al.に公布、第4,381,781号、1983年5月3日にSciaraffa,
et al.に公布、第4,938,753号、1990年7月3日にVan Gompel, et
al.に公布、上記の第5,151,092号、1992年9月9日にBuellに公
布、および第5,221,274号、1993年6月22日にBuellに公布、「
動的適合性が持続する吸収性製品」と題する第5,669,897号、1997
年9月23日にLaVon, et al.に公布、第5,897,545号、1999年4
月27日にKline, et al.に公布、「多方向に伸長可能なサイドパネルを備えた
吸収性製品」と題する米国特許出願第08/155,048号、Roble et al.の
名前で1993年11月19日提出、に記載されている。
ましくは腰区域401を重なり合った構造に維持し、おむつ400の周囲に横方
向の張力を与え、おむつ400を着用者の上に保持する。固定機構423は、好
ましくはテープタブおよび/またはフックおよびループ固定部品を含んでなるが
、他の公知の固定手段すべてを一般的に使用できる。代表的な固定機構は、「使
い捨ておむつ用のテープ固定機構」と題する米国特許第3,848,594号、
1974年11月19日にBuellに公布、「吸収性製品」と題する米国特許第4
,662,875号、1987年5月5日にHirotsu et al.に公布、「改良され
た固定装置を有する使い捨ておむつ」と題する米国特許第4,846,815号
、1989年7月11日にScrippsに公布、「改良されたフック固定具部分を有
する使い捨ておむつ」と題する米国特許第4,894,060号、1990年1
月16日にNestegardに公布、「感圧性接着剤固定具およびその製造方法」と題
する米国特許第4,946,527号、1990年8月7日にBattrellに公布、
および上記の米国特許第5,151,092号、1992年9月9日にBuellに
公布、および米国特許第5,221,274号、1993年6月22日にBuell
に公布、に記載されている。固定機構は、米国特許第4,963,140号、1
990年10月16日にRobertsonに公布、に記載されている様に、製品を廃棄
形状に保持するための手段も与えることができる。固定機構は、米国特許第4,
699,622号に記載されている様に、重なり合った部分のずれを少なくする
、または米国特許第5,242,436号、第5,499,978号、第5,5
07,736号、第5,591,152号、に記載されている様に適合性を改良
するための一次および二次固定機構も包含することができる。これらの特許のそ
れぞれをここに参考として含める。別の実施態様では、衣類の対向する側部を接
合または溶接し、パンツを形成することができる。これによって、製品はパンツ
式おむつまたはトレーニングパンツとして使用することができる。
接して配置することができる。弾性部材は、弾性部材がおむつ400を着用者の
脚に対して引っ張り、保持する様に、各縦方向縁部403に沿っているのが好ま
しい。さらに、弾性部材をおむつ400の末端縁部401の片方または両方に隣
接して配置し、脚覆いと共に、または脚覆いではなく、腰バンドを与えることが
できる。例えば、好適な腰バンドは、ここにその開示を参考として含める、Kiev
it et al.への米国特許第4,515,595号、1985年5月7日公布、に
記載されている。さらに、弾性的に伸縮し得る弾性部材を有する使い捨ておむつ
を製造するのに好適な方法および装置が、ここにその開示を参考として含める、
Buellへの米国特許第4,081,301号、1978年3月28日公布、に記
載されている。
的に収縮する、または引き寄せる様に、弾性的に収縮できる状態でおむつ400
に固定する。弾性部材は、少なくとも2種類の方法で、弾性的に収縮できる状態
で固定することができる。例えば、おむつ400が収縮していない状態にある間
に、弾性部材を伸長し、固定することができる。さらに、例えばひだを付けるこ
とによりおむつ400を収縮させ、弾性部材が弛緩した、または伸長していない
状態にある間に弾性部材をおむつ400に固定し、接続することができる。弾性
部材はおむつ400の長さの一部に沿って伸びることができる。あるいは、弾性
部材は、おむつ400の全長に、あるいは弾性的に収縮し得る線を与えるのに好
適な他のいずれかの長さに沿って伸びることができる。弾性部材の長さはおむつ
のデザインによって決められる。
メートル(0.01インチ)〜約25ミリメートル(1.0インチ)以上で変え
ることができ、弾性部材は、弾性材料の単一ストランドを含んでなるか、または
弾性材料の何本かの平行した、または平行していないストランドを含んでなるこ
とができ、あるいは弾性部材は長方形または曲線的でもよい。さらに、弾性部材
はこの分野で公知の幾つかの方法のいずれかによりおむつに固定することができ
る。例えば、様々な結合パターンを使用して弾性部材をおむつ400に超音波結
合する、熱および圧力でシールする、あるいは弾性部材をおむつ400に単純に
糊付けすることができる。
含する。図13に示す様な好ましい構造では、吸収性コア406は、液体配分部
材408と液体に関して連絡し、液体配分部材408とトップシート404の間
に配置された獲得層または部材410を包含する。獲得層または部材410は、
ポリエステル、ポリプロピレン、またはポリエチレンを包含する合成繊維、綿ま
たはセルロースを包含する天然繊維、その様な繊維の混合物の、不織の、または
織ったウェブを包含する幾つかの異なった材料、または同等の材料またはその様
な材料の組合せを含んでなる。
着用者の前に配置される様に、おむつ400の残りの部分を着用者の脚の間を通
して引っ張ることにより、400を着用者に取り付ける。次いで、エラストマー
状サイドパネルを快適に適合する様に必要に応じて伸ばし、テープタブまたは他
の固定具を、好ましくはおむつ400の外側に面した区域に固定する。本発明の
エラストマー状ウェブを含んでなるサイドパネル420を有することにより、お
むつはいろいろな大きさの子供に、密着し、快適に適合し、呼吸し得る様式で使
用することができる。
い捨ておむつを示したが、本開示は使い捨ておむつに限定するものではない。他
の使い捨て衣類も本発明のエラストマー状ウェブを様々な部分に取り入れ、快適
性、適合性および呼吸可能性を加えることができる。また、耐久性衣類、例えば
下着や水着、も本発明のエラストマー状ウェブの耐久性のある、多孔質で伸長し
得る特徴を効果的に活用できると考えられる。
ムを製造するための従来の手順を使用して加工することができる。一般的に、こ
こに参考として含めるAllan A. Griff(Van Nostrand Reinhold-1976)による「Pl
astics Extrusion Technology」2nd Ed.に両方共記載されているキャストまたは
ブロー成形フィルム押出法を使用して、重合体をフィルムに溶融加工することが
できる。キャストフィルムは、線状のスロットダイを通して押し出される。一般
的に、平らなウェブは大型の回転している、研磨した金属ロール上で冷却させる
。ウェブは急速に冷却し、第一ロールから剥がされ、1個以上の補助ロールの上
を通過し、次いで一連のゴム被覆した引取または「たぐり」ロールを通り、最後
に巻き取り装置に送られる。
押し出される。この製法は管状フィルム押出とも呼ばれる。空気はダイの中央を
通して導入され、チューブを膨らませ、膨脹させる。こうして移動する気泡が形
成され、内部空気圧を調整することにより、一定の大きさに保持される。チュー
ブを取り囲む1個以上の冷却リングを通して吹き出される空気により、フィルム
のチューブを冷却する。次いで、チューブを一対の引取ロールを通して平らにし
たフレームの中に引き取ることにより、フィルムを平らにし、巻き取り装置に送
る。
押出供給ブロックまたは多マニホルドダイ機構またはこれら2つの組合せを必要
とする。ここに参考として含める、それぞれ1979年5月1日および1980
年4月8日公布の、どちらもCloerenへの米国特許第4,152,387号およ
び第4,197,069号は、共押出の供給ブロック原理を開示している。複数
の押出機が供給ブロックに接続されており、供給ブロックは可動式流れ分割装置
を使用し、個々の流路を通過する重合体の体積に正比例して該流路の幾何学的構
造を変化させる。流路は、それらの合流点で、材料が同じ流量および圧力で一緒
に流れ、界面応力および流れの不安定性が排除される様に設計されている。材料
が供給ブロック中で合流すると、材料は単一のマニホルドダイ中に複合材料構造
として流れ込む。その様な製法では、材料の溶融粘度および溶融温度の差があま
り大きくならないことが重要である。さもなくば、ダイ中の流れが不安定になり
、多層フィルム中の層厚さ配分が制御し難くなる。
、第4,197,069号、並びにここに参考として含める第4,533,30
8号、1985年8月6日にCloerenに公布、に記載されている様な多マニホル
ドまたは翼ダイ(vane die)である。供給ブロック機構では溶融物流がダイ本体に
入る前に外側で合流するのに対し、多マニホルドまたは翼ダイでは、各溶融物流
がダイ中に独自のマニホルドを有し、そこで重合体がそれぞれのマニホルド中で
独立して広がる。溶融物流は、ダイ出口の近くで各溶融物流とダイの全幅で密に
混合される。可動翼は、各流路の出口を、そこを通って流れる材料の体積に正比
例して調整し、溶融物が同じ線流量、圧力および所望の幅で一緒に流れる様にす
る。
使用することには幾つかの優位性がある。ダイ自体を熱的に隔離することができ
るので、溶融温度が大きく、例えば175°F(80℃)まで、異なる重合体を
一緒にに処理できる。
きる。従って、各重合体の流れは、多の重合体によって加えられる力ではなく、
そのマニホルドの設計によってのみ影響を受ける。これによって、溶融粘度が大
きく異なる材料を多層フィルムに共押出することができる。さらに、翼ダイは個
々のマニホルドの幅を適応させることができるので、内側層を外側層により完全
に取り囲み、露出した縁部を残さないことができる。上記の特許は、供給ブロッ
ク機構と翼ダイをくみあわせ、より複雑な多層構造を達成する方法も開示してい
る。
エラストマー状にすることができる。複数のエラストマーを使用し、各エラスト
マー層を1または2個の表皮層に接合することも考えられる。3層フィルムでは
、コア層101は対向する第一および第二側面を有し、一方の側面は、ウェブに
応力を作用させる前に、実質的に連続的に各外側表皮層103の片側に接合され
る。図4に示す多層フィルム120の様な3層フィルムは、フィルム総厚の約1
0〜90%を占めることができる中央のエラストマー状コア101を含んでなる
のが好ましい。外側表皮層103は、一般的に同一であり(ただし、これが必要
という訳ではない)、フィルム総厚の約5〜45%を占めることができる。エラ
ストマー層は、一般的に接着剤を使用せずに1または2個の表皮層に実質的に接
合されるが、接着剤または結合層を使用して層間の密着性を強化することができ
る。結合層は、使用する場合、それぞれフィルム総厚の約5〜10%を占めるこ
とができる。
孔を開け、冷却させ、それによって本発明の、巨視的に膨脹させた、立体的な有
孔エラストマー状ウェブを製造する。一般的に、その様なフィルムを成形スクリ
ーンまたは他の成形構造に対して真空により吸引し、フィルムの外側を向けて配
置された表面上に空気または水流を通すことにより、フィルムを成形することが
できる。その様な製法は、どちらもここに参考として含める上記のRadel et al.
の特許並びに米国特許第4,154,240号、Lucas et al.に公布、に記載さ
れている。あるいは、立体的なエラストマー状ウェブの成形は、ここに参考とし
て含める、共に譲渡された米国特許第4,695,422号、Curro et al.に公
布、に記載されている様に、液体流を十分な力および質量フラックスで作用させ
、ウェブ形成を引き起こすことによっても達成できる。あるいは、ここに参考と
して含める、共に譲渡されたKoger et al.への米国特許第4,552,709号
、に記載されている様にしてフィルムを形成することもできる。好ましくは、こ
こに参考として含める、共に譲渡された、どちらもMullane, Jr.への米国特許第
4,878,825号および第4,741,877号に開示されている様に、成
形構造を流体圧示差区域に支持する方法により、エラストマー状ウェブを一様に
巨視的に膨脹させ、孔を開ける。
ーンを使用する本発明の方法も、本発明の範囲内に入るウェブを形成する。織っ
たワイヤ成形スクリーンのワイヤ交差部は、第一表面に波形パターンを有する巨
視的に膨脹させた、立体的なウェブを製造し、波形はスクリーンのワイヤ交差部
に対応する。しかし、波形は、一般的に第二表面の平面から離れた、第一表面の
平面内にとどまる。相互接続部材の断面は、全体的に上方向に凹形状のままであ
り、相互接続部材の相互接続側壁の末端は、実質的に第二表面の平面内に二次開
口部を形成する。
を含んでなり、この図は、図2に一般的に示す型のプラスチックウェブの形成に
使用する型の光エッチングしたラミネート構造の、拡大し、部分的に区切った透
視図を示す。ラミネート構造30は、好ましくは上記のRadel et al.の特許の開
示に全体的に従って構築され、個々の薄層31,32および33を含んでなる。
図3を図2に示すエラストマー状ウェブ80と比較することにより、エラストマ
ー状ウェブ80の平面102にある一次開口部71が、光エッチングしたラミネ
ート構造30の最も上の平面62にある開口部61に対応していることが分かる
。同様に、エラストマー状ウェブ80の平面106にある開口部72は、光エッ
チングしたラミネート構造30の最も下の平面64にある開口部63に対応して
いる。
表面は、本発明の範囲から離れることなく、突起48の微視的パターンを有する
ことができる。これは好ましくは、表面変形の所望の微視的パターンに対応する
レジスト塗料を平らな光エッチングした薄層31の最上側に塗布し、次いで第二
の光エッチング工程を開始することにより達成できる。第二光エッチング工程に
より、五角形開口部、例えば開口部41を限定する相互接続素子の最も上の表面
上に突起48の微視的パターンを有する薄層31が形成される。突起の微視的パ
ターンは、第一表面の平面から第一表面を実質的に除去しない。第一表面は、巨
視的な尺度で認識され、突起は微視的な尺度で認識される。その様な突起48の
パターンを最上層の上に有するラミネート構造の構築は、上記のAhr et al.の特
許に一般的に開示されている。
l.の特許に開示されている。光エッチングしたラミネート構造は、好ましくは従
来の技術によりロール状に巻き、図16に一般的に示す様な管状成形部材520
を形成し、対向する末端を、一般的にRadel et al.の開示に従って接合し、継ぎ
目の無い管状成形部材520を製造する。
マー状ウェブの形成に使用され、管状部材の最も内側の表面522は、成形作業
の際にプラスチックウェブとは接触しない。本発明の好ましい実施態様では、管
状部材は、上記のLucas et al.の特許に詳細に記載されている型式の製法でデボ
ス/孔開け加工シリンダー555上の成形表面として使用することができる。該
特許に記載されている型の特に好ましい装置540を図17に図式的に示す。こ
の装置は、デボス加工および孔開け手段543,および一定張力フィルム前進お
よび巻き取り手段545を包含し、巻き取り手段は、所望により、ここに参考と
して含める米国特許第3,674,221号、1972年7月4日にRiemersma
に公布、に開示されている装置の対応する部分と実質的に同等で、実質的に同等
に機能することができる。装置540の機能的部材に関して備えていなければな
らないフレーム、ベアリング、支持体、等は、本発明を簡単にし、より明瞭に開
示するために詳細には図示または説明しないが、その様な詳細はプラスチックフ
ィルム加工機の当業者には明らかである。
59から熱可塑性フィルム550のリボンを連続的に受け取り、そのリボンをデ
ボス加工し、穴を開けたフィルム551に加工する手段を含んでなる。フィルム
550は、冷却前に真空成形される様に、共押出工程から直接、まだその熱可塑
性温度より上にある間に供給されるのが好ましい。あるいは、フィルム550は
、フィルムの片方の表面に熱風を吹き付けて加熱しながら、フィルムの反対側の
表面のすぐそばに真空を作用させることができる。フィルム550を十分に調整
してフィルムのしわ形成および/または巨視的な伸長を実質的に避けるために、
装置540は、温度がフィルムの熱可塑性温度よりも高い区域の上流および下流
の両方で、フィルムに一定の機械方向張力を維持する手段を含んでなるが、その
区域では、フィルムを巨視的に伸長する傾向がある機械方向および機械を横切る
方向の張力が実質的に存在しない。張力は、熱可塑性フィルムのリボン走行を制
御し、円滑にするために必要であり、ゼロ張力区域は、フィルムをデボス加工し
、孔開けするのに十分に高い温度にある区域中のフィルムから得られる。
り付けた、閉じた末端580を有するデボス加工孔開けシリンダー555、回転
しない三重真空マニホルド機構556および所望により使用する熱風ジェット手
段(図には示していない)を包含する。三重真空マニホルド機構556は、3個
のマニホルド561、562および563を含んでなる。図17には、動力によ
り回転するリード−オフ冷却ロール566および冷却ロールにより駆動される軟
質面ロール(例えば低密度ネオプレン)も示す。簡単に説明すると、3個の真空
マニホルドにおける真空度を独立して制御する手段(図には示していない)を備
えることにより、デボス加工−孔開けシリンダー555の周囲を部分的に移動す
るフィルムの熱可塑性リボンは、マニホルド561による第一レベルの真空、マ
ニホルド562による第二レベルの真空、およびマニホルド563による第三レ
ベルの真空に順序さらされる。以下により詳細に説明する様に、マニホルド56
1によりフィルムに作用する真空は、フィルム中の上流張力を維持することがで
き、マニホルド562により作用する真空は、フィルムに穴を開けることができ
、マニホルド563により作用する真空は、フィルムをその熱可塑性温度より低
い温度に冷却し、その中に下流張力を確立することができる。所望により、デボ
ス加工−孔開けシリンダー555の表面に接触するフィルムは、真空マニホルド
562に到達する前に、この分野で良く知られている(従って、図には示してい
ない)手段により予備加熱し、デボス加工操作の際に、耐流動性重合体を含んで
なるプラスチックフィルムを順応し易くすることができる。冷却ロール566と
軟質面ロール567の間のニップ570は、表面上だけ負荷をかけているが、こ
れは、高圧では上記の様式でフィルムに形成した立体的な凹凸を平らにしてしま
う恐れがあるためである。しかし、ニップ570における表面上の圧力でも、マ
ニホルド563により作用する真空は下流の張力(すなわちロールの巻き取り張
力)をデボス加工−孔開けシリンダー555のデボス加工−孔開け部分から隔離
するのに役立ち、ニップ570がデボスおよび孔開け加工されたフィルムをデボ
ス加工−孔開けシリンダー555から引き離すことができる。その上、真空によ
り吸引され、フィルムを通過してマニホルド563に入る周囲の空気は通常、フ
ィルムを熱可塑性温度より低い温度に冷却し、図17で矢印573、574によ
り示す様に冷却ロールを通過する冷却剤により、より厚いフィルムを処理するか
、または高速度で運転することができる。
リンダー555、シリンダー555を制御された周速度で回転させる手段(図に
は示していない)、デボス加工−孔開けシリンダー555の内側にある、回転し
ない三重真空マニホルド機構556、三重マニホルド機構556を構成する3個
の真空マニホルド561、562および563の内側に調整されたレベルの真空
を作用させるための手段(図には示していない)、および所望により使用する熱
風ジェットマニホルド(図には示していない)を含んでなる。デボス加工−孔開
けシリンダー555は、上記のLucas et al.の特許の開示に一般的に従って構築
することができるが、そこに開示されている有孔管状成形表面を、本発明の管状
ラミネート成形表面で置き換える。
ニホルド561および第三真空マニホルド563により、走行するフィルムのリ
ボン中に実質的に一定した上流および下流張力をそれぞれ維持することができ、
デボス加工−孔開けシリンダー555中の第二真空マニホルド562に隣接する
フィルムの中間部分は、張力を無効にする熱および真空にさらされ、フィルムの
デボス加工および孔開けを行う。
れた、Lucas et al.に公布された特許に一般的に概説されているが、本発明の光
エッチングしたラミネート成形構造は、本発明の立体的なプラスチック構造を直
接形成するのに同様に容易に応用できると考えられる。その様な手順では、加熱
された液体プラスチック材料、典型的には熱可塑性樹脂、を成形表面に直接塗布
し、加熱された液体プラスチック材料に十分大きな空気差圧を作用させ、該材料
を有孔ラミネート成形表面の画像に適合させ、液体材料を固化させ、次いで立体
的なプラスチック構造を成形表面から引き離す。
るが、本発明のウェブ構造内に、例えば二次、三次、等のどの様な数の相互接続
部材でも使用できる。その様な構造の例を図18に示すが、この図は、上方向に
凹形状の断面を有する相互接続部材の変形をも示す。図18に示す開口部網目構
造は、ウェブ300の最上部平面307で相互接続された一次相互接続素子、例
えば素子302、303、304および305、を含んでなり、該開口部は、中
間平面314で、二次相互接続部材313により、二次開口部310および31
1にさらに小分割されている。一次開口部310は、ウェブ300中のさらに低
い平面325で、三次相互接続部材320により、さらに小さな二次開口部32
1および322にさらに小分割されている。図18の区分線19−19に沿って
見た図19から分かる様に、平面314および325は、一般的に最上部の平面
307および最も下の平面330に対して平行であり、それらの平面の中間に位
置する。
交差する三次相互接続部材、例えば三次相互接続部材320、にさらに接続され
ているが、この三次相互接続部材は、それらの長さに沿ってやはり一般的に上方
向に凹形状の断面を示す。交差する一次、二次および三次相互接続部材は、第二
表面332の平面330でそれぞれ実質的に同時に終わっており、ウェブの第二
表面で複数の開口部または窓、例えば窓370、371および372、を形成す
る。ウェブ300の第一および第二表面の間に位置する相互接続された一次、二
次および三次相互接続部材は、ウェブの第一表面331にある一次開口部、例え
ば開口部301、のそれぞれを、ウェブの第二表面332にある複数の二次開口
部、例えば開口部370、371および372と接続する、閉じた網目構造を形
成することは明らかである。
互接続部材は、それらの全長に沿って実質的に直線的でよい。あるいは、これら
の相互接続部材は曲線状でも、2個以上の実質的に直線的な断片を含んでいても
、あるいはそれらの長さのいずれかの部分に沿って所望の方向に向いていてもよ
い。相互接続部材同士が互いに同等である必要はない。さらに、上記の形状は、
どの様な所望の様式で組み合わせ、どの様な所望のパターンでも形成することが
できる。最終的に選択した形状に関係なく、相互接続された相互接続部材のそれ
ぞれの長さに沿って存在する上方向に凹形状の断面は、本発明のウェブに弾性並
びに立体的な支えを与える。
な変形および修正が可能である。例えば、ウェブの予め決められた部分が液体透
過を阻止できる様な本発明のウェブを製造したい場合、その第二表面でウェブの
開口部の潰れを引き起こさずにデボス加工作業を行うことが有利である。それぞ
れここに参考として含める、共に譲渡された米国特許第4,395,215号、
1983年7月26日にBishopに公布、および共に譲渡された米国特許第4,7
47,991号、1988年5月31日にBishopに公布、は、一様にデボス加工
されているが、予め決められた区域にのみ開口部を有する、立体的に膨脹したフ
ィルムを製造できる管状成形構造を構築する方法を詳細に開示している。
ことができると考えられる。下記の代表的な実施態様および分析方法は、本発明
の特に好ましい低応力緩和エラストマー状材料の有利な弾性信頼性を例示する目
的に記載する。
せることができる。これらの特性は、吸収性製品、特にパンツ式おむつ、トレー
ニングパンツ、固定具付きおむつ、または他の成人用の、着用時に実質的に伸長
される吸収性衣類、に使用するのに好適な材料の選定に関連する。 この試験には、Instron Engineering Corp., Canton, MAまたはSINTECH-MTS S
ystems Corporation, Eden Prairie, MNから市販の引張試験機を使用する。フィ
ルムをMD(フィルムの機械方向)で1”幅xCD(MDから90°の角度にあ
る横断方向)で4”長さの試験片に切断する。計器をコンピュータに接続し、試
験速度および他の試験パラメータを制御し、データを集め、計算し、報告する。
フィルムの引張応力−ひずみ特性は、ASTM法D882−83により測定する
。これらの特性は室温(約20℃)で測定する。手順は下記の通りである。
取り付けるのに十分な幅を有するべきであり、典型的には1”幅のつかみ部を使
用する。ロードセルは、試験試料から来る引張応答が、使用するロードセルの容
量または負荷範囲の25%〜75%になる様に選択し、典型的には50lbロー
ドセルを使用する。 (2)製造業者の指示に従って計器を校正する。 (3)ゲージの長さを2”に設定する。 (4)製造業者の指示に従って、試料をつかみ部の平らな表面に配置する。 (5)クロスヘッド速度を20”/分の一定速度に設定する。 (6)試験を開始し、同時にデータを集める。 (7)破断点伸び、100%および200%における負荷を包含する引張特性を
計算し、報告する。3点の試料の平均結果を報告する。
ドパネル、腰バンド、または他の弾性構成部品からどの様な力を感じるか、およ
び着用した後に製品がどの様に適合するかに相関させることができる。 この試験には、Instron Engineering Corp., Canton, MAまたはSINTECH-MTS S
ystems Corporation, Eden Prairie, MNから市販の引張試験機を使用する。フィ
ルムをMDで1”幅xCDで4”長さの試験片に切断する。計器をコンピュータ
に接続し、試験速度および他の試験パラメータを制御し、データを集め、計算し
、報告する。2サイクルヒステリシスは室温で測定する。手順は下記の通りであ
る。
取り付けるのに十分な幅を有するべきであり、典型的には1”幅のつかみ部を使
用する。ロードセルは、試験試料から来る引張応答が、使用するロードセルの容
量または負荷範囲の25%〜75%になる様に選択し、典型的には50lbロー
ドセルを使用する。 (2)製造業者の指示に従って計器を校正する。 (3)ゲージの長さを2”に設定する。 (4)製造業者の指示に従って、試料をつかみ部の平らな表面に配置する。 (5)クロスヘッド速度を20”/分の一定速度に設定する。 (6)2サイクルヒステリシス試験を開始し、同時にデータを集める。2サイク
ルヒステリシス試験は、下記の工程を有する。 a)20”/分の一定速度で200%伸長させる。 b)その位置に30秒間保持する。 c)20”/分の一定速度で0%伸長に行く。 d)その位置に60秒間保持する。 e)20”/分の一定速度で50%伸長させる。 f)その位置に30秒間保持する。 g)0%伸長に行く。 (7)200%伸長における応力緩和、およびひずみ%を包含する特性を計算し
、報告する。3点の試料の平均結果を報告する。
者が製品のサイドパネル、腰バンド、または他の弾性構成部品からどの様な力を
感じるか、および製品がどの程度適合しているかに相関させることができる。こ
の方法により測定される特性は、体温(約100°F)における持続する負荷の
下で緩和に抵抗し、吸収性製品の最大着用時間にわたって持続的に適合させる材
料の選択に関連する。
ystems Corporation, Eden Prairie, MNから市販の引張試験機を使用する。フィ
ルムをMDで1”幅xCDで2”長さの試験片に切断する。試料上に1”ゲージ
長さの印を付け、つかみ部でよりつかみ易い表面を与えるために、試料に、ゲー
ジ長さ記号の外側でテープを巻き付ける。計器をコンピュータに接続し、試験速
度および他の試験パラメータを制御し、データを集め、計算し、報告する。持続
負荷応力緩和は100°F(人間の体温に近い)で測定する。手順は下記の通り
である。
取り付けるのに十分な幅を有するべきであり、典型的には1”幅のつかみ部を使
用する。ロードセルは、試験試料から来る引張応答が、使用するロードセルの容
量または負荷範囲の25%〜75%になる様に選択し、典型的には50lbロー
ドセルを使用する。 (2)製造業者の指示に従って計器を校正する。 (3)ゲージの長さを1”に設定する。 (4)製造業者の指示に従って、試料をつかみ部の平らな表面に配置する。 (5)クロスヘッド速度を10”/分の一定速度に設定する。 (6)持続負荷応力緩和試験を開始し、同時にデータを集める。持続負荷応力緩
和試験は、下記の工程を有する。 a)10”/分の一定速度で200%伸長させる。 b)その位置に30秒間保持する。 c)10”/分の一定速度で0%伸長に行く。 d)その位置に60秒間保持する。 e)10”/分の一定速度で50%伸長させる。 f)その位置に10時間保持する。 g)0%伸長に行く。 (7)初期および最終負荷(すなわち最終的な持続負荷)、および損失%を包含
する特性を計算し、報告する。3点の試料の平均結果を報告する。 損失%は、10時間の持続負荷における応力緩和であり、[(サイクル2の5
0%伸長における初期負荷−10時間後のサイクル2の50%伸長における最終
的期負荷)/サイクル2の50%伸長における初期負荷]x100として表され
る。
ny, Houston, TX、から市販のKraton(商品名)G1600シリーズ、またはKuraray
America, Inc., New York, NY、から市販のSEPTON(商品名)S4000またはS8000
シリーズ、ビニルアレーン樹脂、例えばNova Chemical, Inc. Monaca, PA、から
市販のポリスチレンPS210、および鉱油、例えばPennzoil Co., Penrenco Div.,
Karns City, PA.から市販のDrakeol(商品名)を混合することにより、エラスト
マー状混合物を形成する。
量はエラストマー状組成物の重量%で表す。ほんの少量で存在する添加剤、特に
酸化防止剤、は表1の組成物には示していない。典型的には、本発明で有用なエ
ラストマー状組成物は、約0.5重量%の酸化防止剤を含んでなる。
これらの物理的特性は上記の試験方法により測定する。表2に示す物理的特性は
すべて等しい坪量のフィルム試料で表してある。表2は、ポリスチレンを低分子
量芳香族炭化水素樹脂で置き換えることにより、驚くべきことに、立体的な絡み
合った網目構造を構成する組成物の総重量%は減少するが、同等の弾性および応
力緩和特性が得られることを示している。
、共押出した多層フィルムとして、および立体的な真空成形ウェブとして測定す
る。
1の顕微鏡写真に示す様なエラストマー状ウェブに成形する。共押出したフィル
ムは、図4に示す様に3層を含んでなる。中央のエラストマー層は、ポリスチレ
ンおよび鉱油、および所望により芳香族炭化水素樹脂と混合したスチレン系トリ
ブロックを含んでなる。エラストマー層は典型的には厚さが約0.052mm(
3.2ミル)である。表皮層はポリオレフィン材料を含んでなり、それぞれ典型
的には厚さが約0.0038mm(0.15ミル)である。フィルムの総寸法は
約0.09mm(3.5ミル)であり、エラストマー層が厚さの約75〜90%
である。この分野で一般的に公知の方法により、厚さが約0.072mm(2.
8ミル)である単層エラストマー状フィルムも製造する。これらのフィルムを上
記の試験方法に従って、適当な試料サイズに切断する。
から第二表面への寸法は、約10:1の吸引比に対して、1mmのオーダーでよ
い。成形されたばかりの、伸長されていない形状では、連続的な第一表面は、す
べての側面で約1mm間隔で配置された1mm平方の液体透過性開口部の規則的
なパターンを全体的に形成した。二次開口部は一次開口部よりも僅かに小さく、
エラストマー状ウェブに約12〜16%の開いた開口部区域を与える。
続的なウェブ伸長により、ウェブの弾性または多孔度に重大な影響を及ぼすこと
なく、信頼性のある弾性性能を示した。一般的に、ウェブは、表皮層が非弾性ひ
ずみを経験するので、最初の伸長でより高いモジュラスを示した。その後、非弾
性表皮層ひずみの区域で相互接続部材上に微視的なしわが形成され、これによっ
てより低く、一般的に一定したウェブモジュラスが生じたと考えられる。
中央層として組成物1および中央層の対向する表面上に配置された表皮層として
ポリエチレンを有する共押出した多層フィルムであり、試料1cは、多層共押出
フィルム1bから上記の方法により形成した立体的なエラストマー状ウェブであ
る。
布される特許、並びに対応して公開される外国特許出願すべて)、および文献を
ここに参考として含める。しかし、ここに参考として含める文書のどれも本発明
を開示または記載しているとは認められない。
発明の精神および範囲から離れることなく、様々な他の変形および修正が可能で
ある。従って、請求項は、本発明の範囲内に入るその様な変形および修正をすべ
て含むものとする。
の、先行技術の重合体状ウェブを示す拡大した、部分的な透視図である。
状である、好ましいエラストマー状ウェブを示す拡大した、部分的な透視図であ
る。
別のエラストマー状ウェブのウェブ構造をより詳細に示す。
ブの好ましい多層フィルムの拡大断面図である。
の平面図である。
に示す図である。
に示す図である。
に示す図である。
ブの第一表面を示す拡大光学顕微鏡写真である。
す拡大走査電子顕微鏡写真の透視図である。
示す拡大走査電子顕微鏡写真の透視図である。
わを示す、拡大走査電子顕微鏡写真の透視図である。
た透視図である。
取って示す図である。
した、部分的に分解した透視図である。
きし、その末端同士を接合することにより形成した管状部材の透視図である。
のに好ましい方法および装置を図式的に示す簡素化した図である。
図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 多孔質の、巨視的に膨脹させた、立体的なエラストマー状ウェブに成形するの
に好適な低応力緩和エラストマー状材料であって、前記エラストマー状材料が、 a)20〜80重量%のエラストマー状ブロック共重合体(前記共重合体は、
10〜80重量%の少なくとも1種の硬質ブロックおよび20〜90重量%の少
なくとも2種の軟質ブロックを含んでなる)、 b)3〜60重量%の少なくとも1種のビニルアレーン樹脂、および c)5〜60重量%のプロセスオイル を含んでなり、室温で200%伸長における応力緩和が20%未満であり、10
0°Fで10時間50%伸長させた後の応力緩和が45%未満であることを特徴
とする材料。 - 【請求項2】 エラストマー状ブロック共重合体が、A−B−Aトリブロック共重合体、A−
B−A−Bテトラブロック共重合体、A−B−A−B−Aペンタブロック共重合
体、およびそれらの混合物からなる群から選択され、Aが、ビニルアレーンモノ
マーまたはビニルアレーンとオレフィン系モノマーの混合物から誘導される硬質
ブロックであり、Bがオレフィン系モノマーから誘導される軟質ブロックである
、請求項1に記載の材料。 - 【請求項3】 ビニルアレーンモノマーが、スチレン、α−メチルスチレン、他のスチレン誘
導体、およびそれらの混合物からなる群から選択され、オレフィン系モノマーが
、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン、ブタジエン、およびそれらの
混合物からなる群から選択される、請求項1または2に記載の材料。 - 【請求項4】 硬質ブロックの数平均分子量が1,000〜200,000、好ましくは2,
000〜100,000、より好ましくは5,000〜60,000であり、軟
質ブロックの数平均分子量が1,000〜300,000、好ましくは10,0
00〜200,000、より好ましくは20,000〜100,000である、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の材料。 - 【請求項5】 ビニルアレーン樹脂が、スチレン、α−メチルスチレン、他のスチレン誘導体
、ビニルトルエン、およびそれらの混合物からなる群から選択されたモノマーか
ら誘導され、ビニルアレーン樹脂の数平均分子量が600〜200,000、好
ましくは5,000〜150,000、より好ましくは10,000〜100,
000であり、ガラス転移温度が58℃〜180℃、好ましくは70℃〜150
℃、より好ましくは90℃〜130℃である、請求項1〜4のいずれか一項に記
載の材料。 - 【請求項6】 ビニルアレーン樹脂が、ポリスチレンと低分子量芳香族炭化水素樹脂の、ポリ
スチレンと低分子量芳香族炭化水素樹脂の濃度比1:10〜10:1、好ましく
は1:4〜4:1の混合物であり、ポリスチレンの数平均分子量が10,000
〜100,000、好ましくは40,000〜60,000であり、前記芳香族
炭化水素樹脂の数平均分子量が600〜10,000、好ましくは600〜4,
000である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の材料。 - 【請求項7】 ブロック共重合体が、スチレン−ブタジエン−スチレン(S−B−S)、スチ
レン−エチレン/ブチレン−スチレン(S−EB−S)、スチレン−エチレン/
プロピレン−スチレン(S−EP−S)、スチレン−イソプレン−スチレン(S
−I−S)、水素化ポリスチレン−イソプレン/ブタジエン−スチレン(S−I
B−S)およびそれらの混合物からなる群から選択されたスチレン−オレフィン
−スチレントリブロック共重合体であり、ビニルアレーン樹脂がポリスチレンで
あり、プロセスオイルが鉱油である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の材料
。 - 【請求項8】 多孔質の、巨視的に膨脹させた、立体的なエラストマー状ウェブに成形するの
に好適な低応力緩和エラストマー状フィルムであって、前記エラストマー状フィ
ルムが、対向する第一および第二表面を有するエラストマー層、およびエラスト
マー層の前記第一表面に実質的に連続的に接合した、少なくとも1個の実質的に
エラストマー性が低い表皮層を含んでなり、前記エラストマー層が請求項1〜7
のいずれか一項に記載の組成物を有することを特徴とするフィルム。 - 【請求項9】 エラストマー層が材料総厚の20%〜95%を構成し、表皮層が材料総厚の1
%〜40%を構成する、請求項8に記載のフィルム。 - 【請求項10】 表皮層が、ポリオレフィン、エチレン共重合体、ポリスチレン、ポリ(α−メ
チルスチレン)、スチレン系ランダムブロック共重合体、ポリフェニレンオキシ
ド、およびそれらの混合物からなる群から選択された熱可塑性重合体を含んでな
る、請求項8または9に記載のフィルム。 - 【請求項11】 請求項1〜10のいずれか一項に記載の低応力緩和エラストマー状材料を含ん
でなる弾性付与部分を含んでなることを特徴とする、人間の身体に隣接して着用
される製品。 - 【請求項12】 前記弾性付与部分が包帯、ラップ、吸収性製品または手当用品である、請求項
11に記載の製品。 - 【請求項13】 前記製品が吸収性製品であり、吸収性製品の前記弾性付与部分が腰バンド、サ
イドパネル、覆い(cuff)、トップシートまたはバックシートである請求項11ま
たは12に記載の製品。
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