JP2012517536A5 - - Google Patents
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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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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