JP2006519121A - 改良された柔軟なフィルム - Google Patents

Abstract

本発明は、フィルムを形成する方法、及びフィルムを形成するためのダイに関する。流体ダイは、ハウジングに結合された流体供給マニホールドを有しており、前記ハウジング内には、流体供給マニホールドと流体流通した少なくとも１つの流体供給チャネルが位置決めされている。ハウジングは、流体供給チャネル内に少なくとも１つのプロファイリングブロックも含んでいる。

Description

本発明の実施態様は、改良されたパーソナルケアカバーストック、例えば、乳幼児用おむつ、大人用失禁吸収物品、衛生用ナプキン又はパンティライナ、顔用布巾、身体用布巾及び同様のもの等の身体接触物品において使用するためのトップシートに関する。本発明の実施態様は、改良されたカバーストック、改良された柔軟なフィルムを製造する方法、及びこの方法において使用される装置に関する。

背景技術
軟化又は溶融したポリマシートを成形スクリーンの形状に合わせて変形させることによって三次元成形フィルムを製造するために二次元シートを真空成形することが知られている。一般的に使用されるアパーチャ付き成形フィルムトップシートは、例えば、米国特許第３９２９１３５号、第４３２４２４６号、第４３４２３１４号、第４２５２５１６号、第４５３５０２０号、第５５９１５１０号、及び２００２年２月２０日に出願された米国特許出願連続番号第１０／０８２０４０号に開示されている。これらの出版物に記載された成形フィルムは、流体差圧を提供することによって成形され、この場合、流体は好適には空気であり、これにより、ポリマシートをスクリーンの形状に合わせて変形させ、冷却する。これらの成形フィルムの好適な特徴は、溶融したポリマが成形された後に、ポリマが結晶化又は“セット”することである。したがって、形成された成形フィルムは、“記憶”を有すると言われる。記憶は、例えばフィルムが巻き取られたロールの形式で貯蔵されている間に、非変形力がフィルムに加えられた後、成形フィルムが元の形状に回復することを可能にする。真空成形されたフィルムの欠点は、フィルムの身体接触面がプラスチック感触を有し、このプラスチック感触は物品の装着者にとって粘着質で高温に感じられるおそれがある。

三次元フィルムを形成することを目的として二次元ポリマフィルムを成形スクリーンの形状に合わせて変形させるために、ハイドロフォーミングシステムとして知られる高圧水ジェットシステムを使用することも知られている。全てCurroに発行されかつProcter & Gamble 社に譲渡された米国特許第４６０９５１８号、第４６２９６４３号、第４６９５４２２号、第４７７８６４４号及び第４８３９２１６号（以下Curroという）、及びMcNeilに譲渡された米国特許第５７７０１４４号、第６０２２６０７号及び第６２４０８１７号には、高圧水ジェットシステムを使用して、成形スクリーンの組み合わせによって形成される多数のフィルムデザインが記載されている。これらのシステムにおいて、加圧水がノズルから噴射され、ノズルは、水をポリマフィルムの表面に噴射し、ポリマフィルムをその下にある支持スクリーンの形状に合わせて変形させる。スクリーンはその表面に配置された凹み又はパーフォレーションを有する。スクリーンが回転すると、フィルムの後続の部分が水ジェットの下を通過し、フィルムの後続の部分をスクリーンの形状に合わせて変形させる。成形フィルムを形成するこの方法の利点は、フィルムの特定の表面積において形成されることができる突起の数が、真空成形されたフィルムプロセスにおいて可能であるよりも大きいことである。別の利点は、結晶質フィルムを変形させるために水を使用することにより、高レベルのエネルギがフィルムに提供され、これにより、より多くのワークを生じかつフィルムをより柔軟にする。公知のハイドロフォーミングされたフィルムの欠点は、液体ジェットがフィルム表面に不均一に成形エネルギを提供するので、重要なフィルム特性におけるばらつきを生じ、このことはフィルムの機能性を制限する。

公知の材料、その製造方法の利点及び欠点についてのここでの説明は本発明の範囲を限定しようとするものではない。事実上、本発明は、同じ欠点を有することなく、上記方法及び材料のいくつか又は全てを含むことができる。

発明の開示
課題を解決するための手段
本発明の実施態様の特徴は、改良された特性を備えたフィルムを提供することによって、ハイドロフォーミングされたフィルムの機能的性能を改良することである。本発明の実施態様の別の特徴は、改良されたハイドロフォーミングされた柔軟なフィルムを形成する費用効率のよい方法を提供することである。本発明の実施態様の付加的な特徴は、ハイドロフォーミングの効率及び質を改良しかつ装置及びフィルムの製造コストを削減する装置を提供することである。

ここに記載された発明の実施態様は、改良されたハイドロフォーミング方法と、フィルムを成形するための装置とに関する。好適な実施形態は、フィルムが凹所を備えたスクリーン上に配置されている間に成形エネルギをフィルムに提供するために液体ダイを使用することを含む。

ここに記載された発明の付加的な実施態様は、ここに記載された方法を使用することにより提供される改良されたフィルムに関し、この場合、フィルムは、その特性においてばらつきが少なく、同じスクリーンを使用して液体ジェットにより形成されたフィルムよりも、製造コストが小さい。

発明を実施するための最良の形態
ここで使用される幾つかの用語及び表現の定義が以下に示されている。

“実質的に”という用語は、与えられた特性又はパラメータ（例えば表面角度）が、述べられた値から約３０％変化してよいことを意味する。ここで及び添付の請求項で使用されるように、単数形は、文脈が明らかにそうでないことを述べていない限りは複数を含む。したがって、例えば、“突起”への言及は、複数のこのような突起を含み、“アパーチャ”への言及は、当業者に知られた１つ又は２つ以上のアパーチャ、及びその均等物への言及である、などである。

ここで使用される場合、“最大流体放出の領域をすぐ近くで包囲する領域”は、最大の流体（すなわち液体）及び／又は固体廃棄物放出の領域を包囲しておりかつこの領域から全方向に約１インチ延びた表面積を意味する。“周縁”“周縁領域”又は“〜の周縁の領域”は、最大流体放出の領域及びそれをすぐ近くで包囲する領域以外の表面積を意味する。

突起の様々なパラメータ及び特性、例えば仰角、表面角度及び透過性に関して使用されるような“多様性”という用語は、個々の突起が各パラメータ又は特性のための特定の値を有している（１つの毛管における各パラメータの多様な値を除く）が、異なる個々のパラメータ又は特性を備えた種々異なる突起が、与えられた領域に配置されることができることを意味する。もちろん、ここで論じられているように、与えられたパラメータ又は特性の実質的に同じ値を有する多様な突起は、与えられた面積（又は領域）において集合させられていてよい。

“調整されたパターン”という表現は、突起の１つ又は複数の選択された特性が繰り返し制御される、すなわち１つ又は複数の特性が、所望のパターンを得るために制御されているフィルムにおける（及びひいてはフィルムを含む吸収性物品のコンポーネントにおける）突起の領域を意味する。領域が突起の調整されたパターンを含むならば、それは必ずしもその領域における全ての突起が、制御されるように選択されたまさに同じ特性を有することを意味するわけではない。それは、選択された特性が、実質的に特定の組成を得るために設計、処方された形式（又はパターン）で変化させられることを意味する。それぞれの領域は１つの調整されたパターンのみを有する。例えば、両方の領域における突起が、仰角を除いて同じ特性を有するような２つの領域は、それぞれが、他方のゾーンにおける調整されたパターンとは異なる独特の調整されたパターンを有する２つの領域（又はゾーン）である。制御されるために選択されることができる特性は：仰角、表面角、蒸気透過性、液体透過性、耐圧縮性、突起の一方又は両方の開口の表面積、突起の長さ、突起の側壁の壁部のテクスチャ、突起の形状を含む。

“透過性”という用語は、流体（例えば蒸気又は液体）の透過性を指す。

“カバーストック”という用語は、物品の外側ウェブの少なくとも１つを指す。吸収性物品の場合、“カバーストック”は通常、身体に接触する外側ウェブを指す。カバーストックウェブは、フィルムウェブ、不織布ウェブ、ラミネートウェブ及びアパーチャ付きラミネートウェブであることができる。

“ウェブ”という用語は、ロールになるように巻かれることができる材料を指す。ウェブは、フィルムウェブ、不織布ウェブ、ラミネートウェブ、アパーチャ付きラミネートウェブ等であることができる。

“シート”という用語は通常、フィルムになるように凝固されていない押し出された溶融したポリマのカーテンを指す。

“フィルム”という用語は、溶融したポリマ材料を押し出し、次いで固体ポリマウェブを形成するように材料を冷却することによって形成されるウェブを指す。フィルムは、単層フィルム、共押出フィルム、コーティングされたフィルム、及び複合フィルムであることができる。コーティングされたフィルムは、フィルムが接着される同じ又は異なる材料の薄い層で後からコーティング（押出しコーティング、インプレッションコーティング、プリント）される単層又は共押出フィルムを含むフィルムである。複合フィルムは、２つ以上のフィルムを含むフィルムであり、この場合、少なくとも２つのフィルムが接着プロセスにおいて接着されている。接着プロセスは、フィルム層の間に接着剤層を提供する。

“パネル”という用語は、鋼又は同様の材料の正方形又は矩形のシートを意味する。“プレート”という用語はパネルの接着された積層体を意味する。ここで使用される場合の“パーフォレーション”はスクリーンにおけるアパーチャを指す。ここで使用される場合の“凹所”という用語は、スクリーンの少なくとも最も外側の表面に配置された凹所を指す。凹所は、スクリーンにパーフォレーションを形成するようにスクリーンの最も外側の面と最も内側の面とを結合することができる。言い換えると、パーフォレーションは凹所であるが、凹所は必ずしもパーフォレーションではない。

アパーチャ、パーフォレーション又は凹所を説明するためにここで使用される場合の“最小幅”という表現は、アパーチャ（又はパーフォレーション又は凹所）の平面において測定されたあらゆる２つのエッジの間の可能な最小の距離を意味する。円の最小幅は円の直径である。楕円の最小幅は楕円の短軸の長さである。スロットの最小幅は、スロットの平行な直線的なエッジの間の距離である。“スロット”は長軸と短軸とを有する細長い楕円を指す。したがって、スロットの最小幅も短軸の長さである。

ここで使用される場合“スクリーン”という用語は、フィルムに突起を形成するために使用される凹所を含む三次元成形装置を指す。特に好適な実施態様において、スクリーンは、幅及び直径を有する管状部材を含む。択一的な実施態様において、スクリーンは、幅及び長さを有するベルトを含む。横方向は、スクリーンの幅に対して平行な方向である。縦方向は、スクリーンの回転方向に対して平行な方向であり、横方向に対して垂直である。

“突起”という用語は、フィルムの第１の面の平面に配置されたアパーチャ付き底部と、概してフィルムの第２の面の方向に延びた側壁部分とを含む三次元部材に関して定義されることができる。各底部は側壁部分を有する。側壁部分は、フィルムの第２の面の平面に配置された“端部”において終わっている。突起は、第１の面から第２の面まで延びており、第１の面における底部におけるアパーチャと、側壁と、第２の面における端部とから成っている。突起の端部は、アパーチャ付き又はアパーチャなしであることができる。アパーチャ付きの突起はここではアパーチャとも呼ばれる。

“一次アパーチャ”とも呼ばれる、突起の底部におけるアパーチャは好適には調整された又はランダムなパターンにおける多角形、例えば正方形、五角形、六角形、楕円形、円形、卵形、スロット等である。アパーチャが“二次アパーチャ”と呼ばれる場合の突起した端部は、好適には多角形、例えば正方形、五角形、六角形、楕円形、円形、卵形、スロット等である。フィルムにおける突起は好適にはスクリーンにおける凹所に対応し、フィルムにおけるアパーチャ付き突起はスクリーンにおけるパーフォレーションに対応する。

ここで使用される場合“マクロ”という接頭辞は、観察者の目とウェブの平面との間の垂直な距離が約３０ｃｍである場合に通常の人間の目に容易に見える構造的フィーチャ又はエレメントを指す。逆に、“マイクロ”という接頭辞は、観察者の目とウェブの平面との間の垂直な距離が約３０ｃｍである場合に通常の人間の目に容易に見えない構造的フィーチャ又はエレメントを指すために使用される。

概して、本発明の実施態様のカバーストックは、柔軟な感触、良好な液体獲得、及び乾燥した表面を維持するためのリウェット防止とを有するべきであり、これにより、装着者の皮膚を乾燥した状態に保つ。吸収性コアは通常、十分な吸収能力を提供し、カバーストックを通る蒸気及び／又は空気の流れを許容するべきである。バックシートは、十分に通気性でありながら液体通過を阻止するべきである。さらに、吸収性物品の個々のエレメント（すなわちトップシート、選択的な分配層、吸収性コア、及びバックシート）は、最終的な物品が所望の快適性及び性能レベルを有するように技術上知られたあらゆる技術を使用して吸収性ガーメントを形成するように結合されることができる。適切な吸収性ガーメントは、例えば米国特許第４７９８６０３号、第５１７６６６８号、第５１７６６７２号、第５１９２６０６号及び第５５０９９１５号に記載されており、これらの各特許の開示内容は引用により全体が本明細書に記載されたものとする。当業者は、あらゆる適切な吸収性物品において、ここに記載されたカバーストックを使用することができる。

Radelに発行された米国特許第４５０８２５６号は、平坦な金属パネルをエッチングし、パネルにおける開口が積層体における通路を形成するように整列するようにこれらのパネルを積層することによって成形スクリーンを製造する方法（“ＰＥＬ”方法）を開示しており、この米国特許明細書の開示内容は引用により本明細書に全体が記載されたものとする。通路の中心軸線は、積層体の表面に対して平行な平面から９０゜に位置決めされている。言い換えれば、通路は積層体の表面に対して垂直に整合させられている。次いで、積層されたパネルはプレートを形成するように接着させられ、次いで、プレートは、円筒状チューブ又はスクリーンを形成するように丸められて溶接される。形成されたスクリーンにおける通路も、スクリーンの表面に対して垂直に整合させられる。この方法によって製造されたスクリーンは、ＰＥＬスクリーンと呼ばれる。米国特許第５５６２９３２号及び第５７１８９２８号は、屈曲又は湾曲した突起を形成することができるＰＥＬスクリーンを製造するための改良された方法を開示しており、これらの米国特許明細書は引用により本明細書に全体が記載されたものとする。

米国特許第４２５２５１６号明細書にはスクリーンが記載されており、このスクリーンは、一連の概して五角形の凹所を含んでおり、エッジにおいて取り付けられ、センタリングされた楕円形の穴と傾斜した側壁とを有する。スクリーンの内面における穴は、楕円形であり、長軸が縦方向と一致するように向けられている。楕円の短軸は長軸に対して垂直な方向に向けられている。好適な楕円形の穴は、約２４ｍｉｌ〜約２６ｍｉｌの長軸と、約１７ｍｉｌ〜約１９ｍｉｌの短軸とを有しており、最も好適には、長軸は２５ｍｉｌの長さを有しており、短軸は１８ｍｉｌの長さを有している。好適な長軸対短軸の長さの比は１．４である。

ポリマフィルムの真空パーフォレーションのための以前の方法のうちの１つは、Zimmerliに発行された米国特許第３０５４１４８号明細書に開示されており、この米国特許の開示内容全体は引用により本明細書に記載されたものとする。Zimmerliは定置のドラムを記載しており、このドラムはドラムの外面の周囲に取り付けられたスクリーンを有しており、このスクリーンは、ドラム上で自由に回転するようになっている。可塑化された熱可塑性材料がスクリーン上に提供される。スクリーンの下方に真空チャンバが使用され、これにより、穿孔したい熱可塑性シートの個々の表面の間の圧力差を形成し、可塑化されたシート材料を、スクリーンに設けられた開口内へ流入させ、これにより、一連の開口、孔又はパーフォレーションがプラスチックシートに形成される。Zimmerliは、テーパした突起を備えたフィルムを形成するための方法を開示している。種々異なるタイプのパーフォレーティングスクリーンを含む様々な方法及び装置が、アパーチャ付きフィルムを形成するためのZimmerliの発明以来長年に亘って開発されてきた。このような方法及び装置の例は、米国特許第４１５５６９３号、第４２５２５１６号、第４５０８２５６号、及び第４５０９９０８号に記載されており、これらのそれぞれの米国特許の開示内容全体は引用により本明細書に記載されたものとする。

図１は、Curroに発行された米国特許第４６２９６４３号明細書に詳細に記載されたものと同様の液体ジェットハイドロフォーミングプロセスを示しており、この米国特許明細書の開示内容全体は引用により本明細書に記載されたものとする。Curroの液体ジェットハイドロフォーミングプロセスにおいて、ポリマ材料のフィルム１が、供給ローラ又はカスト押出しステーション又はダイから、定置の真空チャンバ１６の周囲を回転するスクリーン１４の表面へ供給される。好適には少なくとも約８００ｐｓｉｇの液体の高圧ジェット１３が、ウェブが真空チャンバを横切る時に、１対のバッフル１５の間の実質的に滑らかな平坦なフィルムの露出した面に液体ノズル１２によって向けられる。液体のジェット１３は通常噴霧半径を有しており、この噴霧半径の断面は、図１に文字“ｔ”によって示されている。液体のジェットによって、滑らかな平坦なフィルムは、織られたワイヤスクリーンのパターンの一般的な輪郭に合わせて変形し（例えば指関節（knuckle）パターン又は同様のもの）、成形フィルム２を形成する。さらに、交差するフィラメントによって形成された隙間は支持されていないので、流体ジェットは、成形構造体における隙間と一致するフィルムのこれらの位置における破裂を生ぜしめる。フィルム１は、ローラ１０によってスクリーン１４の表面に接触させられ、成形フィルムはロータ１１によってスクリーン１４から取り外される。ハイドロフォーミング方法は、マイクロアパーチャを形成し、これらのマイクロアパーチャは、火山状の側壁を有しており、これらの側壁は、その周辺の周りに比較的薄い、不規則な形状の花弁（petal）を備える。花弁の最も外側の端部は著しく薄くなっている。これは、高圧液体ジェットによってフィルムが破裂する直前に生じる延伸によるものである。

図２は、ハイドロフォーミングジェットシステムの詳細な概略図である。明瞭にするためにスクリーンは示されておらず、同じ参照符号は同じ実施態様を示している。複数のノズル１２が示されている。各ノズルは通常、液体供給チャネル、この場合は供給管１７によって供給される。各供給管は、液体デリバリ管１９に接続されたマニホールド１８によって供給される。図３は、パターンフットプリント及び長さを有する液体ジェット１３を示している。ジュエルはノズルのオリフィスであり、“ジュエル”と呼ばれるのは、それがノズルフレームに嵌め込まれる挿入体であり、挿入体は、ノズルに耐久性及び強度を提供するために、サファイア、ルビー又はダイヤモンド等の宝石から製造されているからである。液体ジェットのフットプリントはジュエルの形状によって形成される。楕円形のジュエルは楕円形のフットプリントを生じ、円形のジュエルは円形のフットプリントを生じるなどである。図３において、ジェットパターンの長さ“ｌ”は楕円の長軸を表しており、パターンの幅“ｗ”は楕円の短軸を表している。

典型的なノズルは液滴から成る液体ジェットを排出することが知られている。各液滴は質量、方向及び速度を有する。ジェットパターン長さが増大すると、液滴は互いに分離し、１つ１つがはっきりと分かる。実質的にノズルの中心線に対して平行な方向を備えた液滴、若しくは中心液滴は、最高エネルギ排出ポテンシャルを有する。中心液滴によって影響されるフットプリントゾーンは、中心成形領域と呼ばれる。方向が、中心線から縦方向に離れるように、中心線から横方向に離れるように又は中心線から様々な程度に両方向に離れるように変化すると、各液滴のエネルギ排出ポテンシャルが減少する。エネルギ排出ポテンシャルの損失の１つの理由は、液滴が互いに衝突するので、エネルギが衝突において損失されるからである。特に、パターンが重なり合う領域では、１つのパターンの液滴が別のパターンの液滴と衝突する。中心に位置しない、若しくは周縁部のこれらの液滴は、より小さな運動エネルギを有するので、付加的な損失が、フィルム成形能力の著しい損失を生じるおそれがあり、このことは、成形フィルムの特性のばらつきを生じるおそれがある。周縁部の液滴によって影響されたフットプリント領域は、周縁部成形領域と呼ばれる。複数のノズルが使用される場合、各ノズルによって生ぜしめられる個々の液体ジェットフットプリントが組み合わさり、選択されたノズルのタイプと、様々なノズルの互いに対する及びスクリーンに対する位置とを反映したフットプリントを生じる。図４は、Ａ〜Ｅで示された様々なフットプリントを示しており、これらは以下に詳細に説明されている。
Ａ：フットプリントは、４つの楕円形のジュエルによって生ぜしめられ、各ジュエルの長軸は共通の中心線において他のジュエルと横方向に対して平行な方向で整合させられている。パターンは、図２に示したパターンと同様の形式で重なり合っている。
Ｂ：フットプリントは４つの楕円形のジュエルによって生ぜしめられ、各ジュエルの長軸は、横方向に対して平行な方向に対して４５゜をなしている。中心成形領域は、パターンＡにおける中心成形領域よりも互いに接近して配置されているので、フィルムばらつきはパターンＡの場合と比較して低減される。
Ｃ：フットプリントは、４つの楕円形のジュエルによって生ぜしめられ、各ジュエルの長軸は、共通の中心線において他のジュエルと縦方向に対して平行な方向で整合させられている。
Ｄ：フットプリントは、４つの円形のジュエルによって生ぜしめられ、各ジュエルの長軸は、共通の中心線において他のジュエルと縦方向に対して平行な方向で整合させられている。
Ｅ：フットプリントは、８つの楕円形のジュエルによって生ぜしめられ、４つのジュエルはそれらの長軸が共通の中心線において横方向に対して平行な方向で整合させられており、他の４つのジュエルは、それらの長軸が共通の中心線において横方向に対して平行な方向整合させられている。共通の中心線は互いに平行でありかつ縦方向に実質的にパターンフットプリントの厚さの１／２に等しい距離だけ互いに離間させられており、実質的にパターンフットプリントの幅の１／２に等しい距離だけ横方向にオフセットされている。

液体ジェットシステムは“不連続に平行”なシステムである。なぜならば、システムの幅の増大は、ノズルの付加と、対応する液体の付加しか必要としないからである（連続的な付加と比較して不連続な付加）。ノズルデザイン、ノズルの数、液体圧力及び液体温度が一定である場合、システムは、与えられた量の成形エネルギを排出する。ノズルの位置の配置替えはシステムの成形エネルギ能力を変化させず、それはどのようにエネルギが排出されるかを配置替えするだけである。すなわち、より低い線速度におけるより幅広のフットプリント又はより高い線速度におけるより狭幅のフットプリント（図４Ａ〜Ｃ）。システムの能力を増大するためには、より多くのノズルが付加されなければならない。

システム成形要求は一般的に、スクリーン、フィルムの材料組成、フィルム温度及び線速度によって決定される。要求が規定されると、適切なエネルギ排出能力を有する液体ジェットシステムを形成するためにノズル選択及び量組み合わせが決定されることができる。液体温度はフィルム温度に影響する。その結果、機械の生産能力を増大させたい場合、“スケールの経済”はない。所望の生産性増大に比例して、ノズル及び液体の数及び量が付加されなければならない。

液体ジェットシステムの制限は、ノズルの数が増加すると、液体チャネル、液体マニホールド及びマニホールドデザイン複雑さの対応する増大によって液体管理の困難さが増大することである。機械が付加的なノズル及びマニホールドを収容することができない場合、機械の成形能力は制限される。

図５は、本発明の好適な実施態様の液体ダイ１００及びフィルム成形システムの概略図である。前述の液体ジェットシステムとは異なり、液体ダイシステムは不連続平行システムではない：むしろ、それは連続的平行システムである。液体は、共通の又は多数のマニホールドから供給される１つ又は複数の液体供給チャネル１７においてダイキャビティ１０１に進入することができる（図６Ｂ参照）。液体は、ダイキャビティから流出し、成形スクリーン１４におけるパーフォレーションと一致したフィルムを貫通する。択一的に又は組み合わせて、液体は、ダイの前壁及び後壁におけるチャネルを介してダイ１００から出る。前壁は、後壁の上流に位置決めされた、横方向に整合した壁であり、後壁は、前壁の下流に位置決めされた、横方向に整合した壁である。

図５において、ポリマ材料のフィルム１は、供給ロールから又はキャスト押出しステーションから、定置の真空チャンバ１６の周囲を回転するスクリーン１４の表面上に供給される。液体、好適には水、の連続的に供給される質量は、ウェブが真空チャンバを横切る時に、１対のバッフルの間の実質的に滑らかで平坦なフィルムの露出した表面に、液体ダイ１００によって向けられる。液体圧力は、滑らかで平坦なフィルムを、スクリーン１４における凹所及びパーフォレーションのパターンに合わせて変形させる。次いで、成形されたフィルム２はスクリーンから取り外され、乾燥され、巻き取られる。

図６Ａは本発明の実施態様の液体ダイ１００の側方から見た断面図であり、図６Ｂはダイ１００の上から見た断面図であり、複数の液体供給チャネル１７を使用する好適な実施形態を強調している。

図７は本発明の液体ダイ１００の好適な実施態様の断面図である。液体は、液体供給チャネル１７を介してダイに進入し、第１の液体プロファイリングブロック１０２に衝突し、この第１の液体プロファイリングブロックは第１の液体質量を概して前方ダイ壁部の方向に向ける。いかなる理論によって拘束されることも意図しないが、発明者は、水が、第１及び第２のプロファイリングブロック１０２，１０３と、スクリーンとは反対側に面したダイ壁部とによって形成された後方キャビティを充填すると考える。充填された後方キャビティは、付加的な水を受け取り、後方キャビティの全長に沿って水条件を平均化する。次いで、第２の水質量は、プロファイリングブロック１０２，１０３の平行な面の間を通り、後方キャビティにおける圧力によって推進されたダイの前方キャビティ１０１に進入する。第２の水質量は第１の水質量よりも低い速度を有すると考えられる。前方キャビティ１０１は、第１及び第２のプロファイリングブロック１０２，１０３と、前方及び後方のダイ壁部と、ダイ開口とによって形成されている。

ダイは、前壁と、後壁と、側壁とが通過するフィルムの近くに位置決めされるように配置されており、これにより、液体は、前方キャビティから出るよりも速い速度で前方キャビティに進入し続け、これにより、前方キャビティを充填する。付加的な液体質量が前方キャビティに進入しながら、圧力が形成され、液体質量は通過するフィルムに圧力を提供し始めると考えられている。圧力が十分に増大すると、フィルムにアパーチャが形成され始める。択一的に、フィルムにアパーチャを形成したくない場合には、ダイとフィルムとの間の距離を制御することによって、又はダイの後壁に組み込まれた液体出口チャネルを制御することによって、液体は排出させられる。フィルムへの圧力はキャビティ１０１の全幅に亘って提供され、このことは、キャビティ１０１の全幅に亘ってフィルム成形プロセスを生ぜしめる。発明者は、圧力は底部よりもキャビティ１０１の上部においてより高い（すなわちダイの前壁がより高い圧力を有する）と考える。このことは、上部においてフィルムを裂断させ、ウェブがキャビティ１０１の底部を通過するときに変形を継続する。

本発明の流体ダイの特定の設計とすれば、発明者は、流体は流体ダイに進入し、まず最初にダイの前方キャビティを充填することなく流出すると考える。すなわち、進入する流体によって提供される圧力は、流体をダイから押し出し、フィルムにアパーチャを形成するのに十分である。

当業者は、液体がフィルムに圧力を加える時間、すなわち保圧時間、の長さを延長するためにダイの幅をどのように変化させるかを認識するであろう。改良されたデザインの結果、成形能力はもはや、ノズルデザイン、ノズルの数、又はマニホールド及び液体供給チャネルを付加するために利用可能な空間によって制限されない。その代わりに、成形能力はダイデザイン及び給水によって制御される。図８は、等しい長さの液体ダイキャビティ１０１からの２つの圧力フットプリントを示しており、フットプリントＡはより狭い幅を有しており、フットプリントＢはより広い幅を有している。濃い領域はより高い水圧の領域を示しており、薄い領域はより低い圧力の領域を示している。矢印はフィルムの移動方向を示している。等しい線速度において、フットプリントＡはフットプリントＢよりも短い保圧時間を有するので、フットプリントＡの成形能力はより小さい。

ダイ１００をより一層実用的にするために図９に示されたように調整可能なプロファイリングブロックが使用される。図示したようなプロファイリングブロックはフィルムに対して近づけたり遠ざけたりすることができ、ブロックロッキングボルト９３によって所定の位置にロックされることができる。さらに、液体供給チャネルを通る液体流を絞るために使用されることができる液体チャネル供給制御ボルト９４が示されている。ダイの長さが増大すると、全ての液体流チャネル通る均一な流れを形成することは予測及び管理することがますます困難となり、したがって、供給制御ボルトは、操作を容易にするためにオンライン調整を可能にする。図９に示されたダイは２つの部分、すなわち上部ダイブロック９１及び下部ダイブロック９２から成っている。両ダイブロックは結合されており、液体ダイ１００を形成している。

図１０は本発明の好適な一体的な液体ダイ１００を示しており、この液体ダイはビルトイン液体供給チャネル９６とビルトインマニホールド９５とを含んでいる。矢印は液体供給の箇所を示している。マニホールド及び液体供給チャネルは一定の幅を有しておりかつ直角に曲がるように示されているが、一体的な液体ダイの主要な利点は、チャネルが、連続的に変化する直径又は断面から形成されることができ、あらゆる数の曲げ半径で容易に形成されることができるということである。一体的な液体ダイの柔軟性は、ダイを介したエネルギ損失を最少限に抑制するためのデザインを可能にし、断熱を容易にする。

本発明の別の実施態様が図１１、図１２及び図１３に示されている。図１１は、比較的均一に位置決めされたプロファイリングブロックを有する流体ダイ１００を示している。これらのプロファイリングブロックは、キャビティ１０１の全幅に亘って比較的均一な圧力を提供する。図１２は、キャビティ１０１の下部においてより高い圧力を提供するように構成されたプロファイリングブロックを有する流体ダイ１００を示している。図１２において、上部プロファイリングブロックは三角形の断面を有しているのに対し、下部プロファイリングブロックの断面は五角形である。図１３は、実質的に図１２の反転である流体ダイ１００を示している。図１３において、下部プロファイリングブロックは流体流れをキャビティ１０１の上部へ向ける三角形であるのに対し、上部プロファイリングブロック１０３は五角形である。図１３に示された実施態様は、キャビティ１０１の上部において、又は流体ダイ１００の前方壁部において、より高い圧力を提供する。

通常、本発明のフィルムは、ポリエチレン等のポリマ、例えば低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線形低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）又はＬＤＰＥとＬＬＤＰＥとの混合物、ポリプロピレン、及びこれらの組み合わせから形成されている。１つの実施態様において、フィルムは、少なくとも約１０重量％、又は約１０〜約５０重量％の中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）及び残りのＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ又はＬＤＰＥとＬＬＤＰＥとのブレンドから形成されることもできる。材料配合成分のそれぞれは、通常はポリマに対して小さな割合で付加的な材料、例えば処理補助剤、着色剤（例えば漂白剤）、界面活性剤、その他の公知の添加剤及び補助剤を含むことができる。

実施例
実施例１
図７に示された液体ダイを使用して毎分１５０フィートの線速度で０．００１インチの厚さの平坦なポリエチレンフィルムが形成された。使用された液体は、１７５゜Ｆ、１３０ｐｓｉの水であった。ダイの長さは１１．５インチ幅であった。使用されたスクリーンは、金属打抜き加工によって形成された円形のパーフォレーションの六角形のパターンを有しており、スクリーンは以下の寸法を有していた：直径０．０６２インチの孔；厚さ０．０３６インチ；６０度のアレイ及び４１％の開放領域。ダイは、スクリーンの形状を実質的に反転させた成形フィルムを適切に形成することができた。

本発明は特に好適な実施態様及び実施例に関して説明されている。当業者は、発明の精神及び範囲から逸脱することなく発明に対し様々な変更を行うことができることを認めるであろう。

公知の液体ジェットハイドロフォーミングシステムの側面図である。 成形スクリーンなしで示された公知の液体ジェットハイドロフォーミングシステムの斜視図である。 液体ジェットパターンを示している。 様々な公知の液体ジェットパターンフットプリントを示している（Ａ〜Ｅ）。 本発明の液体ダイハイドロフォーミングシステムの側面図である。 本発明の液体ダイの側面図を示している。 本発明の液体ダイの上面図を示している。 液体プロファイリングブロックを示す本発明の液体ダイの詳細な側面図である。 本発明の２つの液体ダイパターンフットプリントを示している。 ２つの部分から構成された本発明の液体ダイのボディを示している。 液体流チャネルを有する二部液体ダイボディの一方の部分を示している。 本発明の実施態様の液体ダイの側面図を示している。 本発明の別の実施態様の液体ダイの側面図を示している。 本発明の別の実施態様の液体ダイの側面図を示している。

符号の説明

１ フィルム、 ２ 成形フィルム、 １０ ローラ、 １１ ロータ、 １２ 液体ノズル、 １３ 高圧ジェット、 １４ スクリーン、 １５ バッフル、 １６ チャンバ、 １７ 液体供給チャネル、 １８ マニホールド、 １９ 液体デリバリ管、９１，９２ ダイブロック、 ９３ ブロックロッキングボルト、 ９４ 液体チャネル供給制御ボルト、 ９５ ビルトインマニホールド、 ９６ ビルトイン液体供給チャネル、 １００ ダイ、 １０１ ダイキャビティ、 １０２，１０３ プロファイリングブロック

Claims (25)

1. 柔軟なフィルムを形成するのに使用可能な流体ダイにおいて、
   流体供給マニホールドと、
   該流体供給マニホールドと流体流通した少なくとも１つの流体供給チャネルと、
   流体供給チャネル内に位置決めされた少なくとも１つのプロファイリングブロックと、
   ハウジングとが設けられており、該ハウジングが、前壁と、後壁と、２つの側壁とを含んでおり、前記ハウジングが、少なくとも流体供給チャネルと少なくとも１つのプロファイリングブロックとを包囲していることを特徴とする、流体ダイ。
2. ダイが、少なくとも２つのプロファイリングブロックを含んでいる、請求項１記載の流体ダイ。
3. プロファイリングブロックが調整可能である、請求項２記載の流体ダイ。
4. ダイが、少なくとも２つの流体供給チャネルを含んでいる、請求項１記載の流体ダイ。
5. ダイが、少なくとも４つの流体供給チャネルを含んでいる、請求項４記載の流体ダイ。
6. 前壁における流体圧力が、後壁における流体圧力よりも大きい、請求項１記載の流体ダイ。
7. 前壁における流体圧力が、後壁における流体圧力と実質的に同じである、請求項１記載の流体ダイ。
8. 流体供給チャネルが、供給チャネルを通る流体流れを調整するために調整可能である、請求項１記載の流体ダイ。
9. ２つのプロファイリングブロックが使用されており、各プロファイリングブロックが実質的に同じ形状を有している、請求項１記載の流体ダイ。
10. ２つのプロファイリングブロックが使用されており、各プロファイリングブロックが実質的に異なる形状を有している、請求項１記載の流体ダイ。
11. プロファイリングブロックのうちの少なくとも１つが三角形であり、プロファイリングブロックのうちの少なくとも１つが五角形である、請求項１０記載の流体ダイ。
12. フィルムを形成する方法において、
    先行フィルムを供給し、
    先行フィルムを、凹所が設けられたスクリーンの表面に対して押圧し、
    先行フィルムの連続する部分を、請求項１記載の流体ダイの下側に通過させ、
    突起を形成するためにフィルム液体圧力を提供し、
    スクリーンから、突起が形成されたフィルムを除去することを特徴とする、フィルムを形成する方法。
13. 先行フィルムが、少なくともポリエチレンから成っている、請求項１２記載の方法。
14. 突起が、少なくとも部分的に、アパーチャ付き突起を含んでいる、請求項１２記載の方法。
15. 流体ダイによって提供される液体圧力が、フィルムにアパーチャを形成するのに十分である、請求項１２記載の方法。
16. 流体ダイが、少なくとも２つのプロファイリングブロックを含んでいる、請求項１２記載の方法。
17. プロファイリングブロックが調整可能である、請求項１６記載の方法。
18. 流体ダイが、少なくとも２つの流体供給チャネルを含んでいる、請求項１２記載の方法。
19. ダイが、少なくとも４つの流体供給チャネルを含んでいる、請求項１８記載の方法。
20. 流体ダイの前壁における流体圧力が、後壁における流体圧力よりも大きい、請求項１２記載の方法。
21. 流体ダイの前壁における流体圧力が、後壁における流体圧力と実質的に同じである、請求項１２記載の方法。
22. 流体ダイの流体供給チャネルが、供給チャネルを通る流体流れを調整するために調整可能である、請求項１２記載の方法。
23. ２つのプロファイリングブロックが使用されており、各プロファイリングブロックが実質的に異なる形状を有している、請求項１２記載の方法。
24. プロファイリングブロックのうちの少なくとも１つが三角形であり、プロファイリングブロックのうちの少なくとも１つが五角形である、請求項２３記載の方法。
25. ２つのプロファイリングブロックが使用されており、各プロファイリングブロックが実質的に同じ形状を有する、請求項１２記載の方法。

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