JP3689024B2 - エラストマー性部分を備えている衣類 - Google Patents

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Description

【0001】
発明の分野
本発明は、エラストマー性部分を備えている衣類に関する。
【0002】
発明の背景
使い捨て吸収体の分野においては、サイズ、動きやすさ、及び持続したフィットを高めるために弾性要素を有する吸収装置、例えば使い捨ておむつ、生理用ナプキン、失禁用ショーツ、包帯、外傷用医薬材料等を作るのが望ましいことはずっと以前から知られている。同様に、特に暑くて湿度の高い条件下で装着するためのこのような製品の場合、皮膚の不当な閉塞によって過敏(sensitized)肌又はあせもを引起こすことがあるような、製品のあらゆる区域に適切な多孔性を与えるのが好ましいこともよく知られている。多くの使い捨て吸収体の性質のために、湿分及びその他の体の排泄物を、製品の弾性化部分と装着者の皮膚との間に閉じ込めることによって、皮膚刺激が生じる可能性が高い。使い捨て製品の弾性化部分は、体の形への適合性が大きくなり、従って多くの場合長時間の間皮膚のいくつかの区域を閉塞する傾向があるので、皮膚刺激を特に生じやすい。ポリマーフィルムに弾性を与えるための様々な方法がこの技術で知られており、ポリマーフィルムに多孔性を与えるための様々な方法がこの技術で知られているが、衣類、特に使い捨て衣類において耐久性のある長時間使用に適しているような、適切な弾性と多孔性との両方を与えるポリマーフィルム又はウエブへのニーズが依然として存在する。
【0003】
より快適なフィットのために弾性化レッグカフス又は弾性化ウエストバンドが設けられた、同様により良い漏れ制御を与える使い捨ておむつ及びその他の吸収体が、この技術で知られている。多くの場合、弾性はポリマー材料の熱処理によって得られる。この熱処理の結果、おむつの一部分の望ましいシャーリング又はギャザー寄せが生じる。このような処理方法のひとつは、1987年7月21日にReisingらに発行された米国特許第4,681,580号に開示されている。この特許は参照してここに組込まれる。
【0004】
弾性を与えるために「ゼロ歪」ストレッチラミネートウエブを連続的(sequentially)にストレッチする改良方法は、1992年9月1日にWeberらに発行された米国特許第5,143,679号に開示されている。この特許は参照してここに組込まれる。Weberの’679号特許は、少なくともふたつのプライから形成されたストレッチラミネート材料の使用を教示している。これらのプライのうちのひとつはストレッチ性及びエラストマー性がある一方、第二プライは伸長性(elongatable)はあるが、必ずしもエラストマー性はない。これらのプライは、実質的に非張力(「ゼロ歪」)状態にある間、それらの同じ広がりを持つ表面の少なくとも一部に沿って、断続的にあるいは実質的に連続的に互いに固定されている。Weberの’679号特許はさらに、このプロセスにおいてラミネートウエブを破断することなく、ストレッチ方向に弾性を与えるために、インクリメンタルなストレッチプロセスの間、ウエブの「ゼロ歪」ストレッチラミネート部分を連続的に(sequentially)ストレッチする改良方法及び装置を開示している。更なる改良は、1992年10月20日にBuellらに発行された米国特許第5,156,793号、及び1992年12月1日にWeberらに発行された米国特許第5,167,897号に教示されている。これらの特許のどちらも参照してここに組込まれる。
【0005】
弾性化ポリマーウエブはまた、この技術で知られているエラストマー材料から製造されてもよく、これらは、1996年3月26日にKruegerらに発行された米国特許第5,501,679号に開示されているようなポリマー材料のラミネートであってもよい。この種類のラミネートは一般に、エラストマー材料と非弾性スキン層との同時押出し、その後このラミネートをスキン層の弾性限界を超えてストレッチさせ、ついでラミネートを回復させることによって調製される。例えば前記のもののようなエラストマーウエブ又はフィルムは、衣類の体に巻き付く(hugging)部分、例えばウエストバンド部分及びレッグカフスに用いることができるが、長時間用いられる時、これらは一般に、望ましくない皮膚刺激を防ぐのに十分なほど多孔性ではない。
【0006】
弾性化平面ポリマーフィルムをより多孔性にするいくつかの手段がこの技術において知られている。例えば打抜き、スリッチング、およびホットピンメルト開口である。しかしながら前記技術のどれかが熱可塑性エラストマーフィルムに適用された場合、多孔質の増加には、信頼しうる弾性性能の程度の低下を伴なう。例えば平面フィルムにおける円形開口の場合、加えられる応力S1に対して、生じる局部応力S2は、開口部の周りの加えられた応力に対して直交して生じることがよく知られている。この局部応力S2はS1よりも大きく、加えられた応力の3倍までの規模に近付く。丸くない開口部の場合、応力の集中はさらに大きくなることがある。その結果、開口部はこれらの縁部において引裂き開始部位源になる。その理由は、この材料の縁部が、加えられた応力の平面において開口部の縁部を形成するからである。通常の熱可塑性弾性フィルムの場合、このような開口部によって引裂き開始が促進され、これは時間の経過と共に広がり、このフィルムの破滅的な破損を生じる。使い捨て吸収体の弾性化部分における使用の場合、この破損は結果として弾性特性の大きな損失を生じる。この損失にはこの吸収体の快適性、フィット、及び用途(use)の損失が含まれる。
【0007】
使い捨て吸収体の装着者と接触する表面として用いるのに好ましくなるように適切な多孔性を与える従来技術のウエブ構造には、ふたつの基本的な種類があった。すなわち本来の(inherently)液体透過性構造例えば繊維不織布、及び液体不透過性材料、例えば開口によって液体及び湿分がそこを通過することができるようにさせうる、ある程度の液体浸透性を備えたポリマーウエブである。どちらの種類も特徴として弾性ではなく、その結果どちらも一般に、液体浸透性が必要であるが延伸性は必要ではない吸収体の部位、例えば月経用パッドの体と接触する層に用いられている。
【0008】
1975年12月30日にThompsonに発行され、ここに参照して組込まれている共に譲渡された米国特許第3,929,135号は、使い捨て吸収体に適した体と接触する多孔質ポリマーウエブを提案している。Thompsonは、液体不浸透性ポリマー材料から構成されている巨視的膨張三次元トップシートを教示している。しかしながらこのポリマー材料は、先細り毛管を備えるように形成されており、これらの毛管は、トップシートの平面におけるベース開口部と、使い捨て吸収性包帯に用いられている吸収性パッドと密接に接触している先端(apex)開口部とを有する。しかしながらThompsonに教示されているポリマー材料は一般にエラストマーではなく、Thompsonは、所望の三次元構造を製造するために、熱成形単一層フィルムの非弾性特性に依存している。
【0009】
使い捨て吸収体の場合、体と接触する表面として用いられたさらにもうひとつの材料は、1982年8月3日にRadelらに発行された、共に譲渡された米国特許第4,342,314号に開示されている。この特許は参照してここに組込まれる。Radelらの特許は、ウエブのひとつの表面から発してこれから延び、その反対側表面における開口部の形態で終了している毛管ネットワークの調節された連続体を備えた、改良された巨視的膨張三次元プラスチックウエブを開示している。好ましい実施形態において、この毛管ネットワークは、液体輸送方向に小さくなって行くサイズを有するものである。
【0010】
前記の共に譲渡されたThompson及びRadelらの特許に一般に記載されている種類の巨視的膨張三次元プラスチックウエブは、開口部によって与えられる多孔性によって適切な液体浸透性を得ることにおいて大きな成功を収めた。しかしながら材料の制限があるので、このようなウエブは一般に、結果として生じたウエブが有意なエラストマー特性を有しうるのに必要な弾性を有していない。この欠点は、吸収体の弾性化部分におけるこのようなウエブの使用を実質的に制限する。
【0011】
従ってウエブに加えられる歪の作用を、開口部の縁部から引き離し、これによって引裂き開始が生じるのを遅らせるか又は妨げるように設計された開口エラストマーウエブを提供するのが望ましいであろう。
【0012】
より詳しくは、特に好ましい実施形態において、約400%以上までの加えられる歪に付された後で、その三次元形状を実質的に回復しうる巨視的膨張三次元開口エラストマーウエブを提供することが望ましいであろう。
【0013】
発明の概要
本発明は、エラストマー性部分を備えている衣類に向けられている。前記エラストマー性部分は連続的第一表面と不連続的第二表面とを有する多孔質巨視的膨張三次元エラストマー性ウエブを備えており、前記第一表面と前記第二表面は互いに離れている実質的に平行な平面内に位置しており、前記エラストマー性ウエブは、第一サイド部と第二サイド部を有する少なくともひとつの実質的エラストマー性層と、前記実質的エラストマー性層のひとつのサイド部に実質的に連続的に接合されている少なくともひとつの実質的弱エラストマー性スキン層とを備えており、前記エラストマー性ウエブは前記第一表面に作用する歪誘発応力を前記第二表面から実質的に逃がすための上向き凹形状断面の多数のエラストマー性相互連結部材を備えており、前記相互連結部材は前記第一表面内の少なくともひとつの第一開口部を規定すると共に前記第二表面の方向に延びている相互連結側壁部分を有しており、前記相互連結側壁部分は終了して前記エラストマー性ウエブの第二表面内に引裂き開始部位を有している少なくともひとつの第二開口部を形成しており、前記エラストマー性ウエブが歪誘発応力を受けたとき、前記ウエブ上の前記応力は、少なくとも前記第二表面がもはや前記第一表面の前記面から離れていなくなるまでは、前記第二開口部内の前記引裂き開始部位から実質的に逃げる。
【0014】
この衣類は例えば使い捨てである。使い捨て衣類は例えば使い捨て吸収物品を備えている。この使い捨て衣類は例えば使い捨ておむつである。例えば、使い捨ておむつはエラストマー性サイドパネルを備えており、サイドパネルがエラストマー性ウエブを備えている。例えば、エラストマー性サイドパネルは多孔質不織材料を更に備えており、前記エラストマー性ウエブと前記多孔質不織材料が複合材ラミネートを構成している。
【0015】
発明の詳細な説明
図1は、従来技術の巨視的膨張三次元繊維様液体透過性ポリマーウエブ40の拡大された一部セグメント斜視図である。このウエブは、使い捨て吸収体、例えばおむつ及び生理用ナプキンにおけるトップシートとして用いるのに非常に適していることが分っている。従来技術のウエブは一般に、1982年8月3日にRadelらに発行された共に譲渡された米国特許第4,342,314号の教示によるものである。この特許は参照してここに組込まれる。液体透過性ウエブ40は、多数の開口部、例えば開口部41を示しており、これらは多数の相互連結繊維様要素、例えばウエブの第一表面50において互いに相互連結されている繊維様要素42、43、44、45、及び46によって形成されている。各繊維様要素は、第一表面50の平面52に位置するベース部分、例えばベース部分51を備えている。各ベース部分は、側壁部分、例えばそれらの各縁部に接着された側壁部分53を有する。側壁部分は、一般にウエブの第二表面55の方向に延びている。繊維様要素の交差側壁部分は、ウエブの第一表面と第二表面との中間において互いに相互連結されており、第二表面55の平面56において互いに実質的に同時に終了している。
【0016】
好ましい実施形態において、ベース部分51は、一般に1984年7月31日にAhrらに発行された米国特許第4,463,045号の教示による表面異常(aberrations)58の顕微鏡パターンを含んでいる。この特許の開示は参照してここに組込まれる。表面異常58の顕微鏡パターンは、ウエブに入射光線が当てられた時に、実質的に光沢のない可視表面を生じる。
【0017】
もうひとつの実施形態において、従来ウエブは、1987年1月20日に発行されたOuelletteらの米国特許第4,637,819号によって教示されているような、ウエブの第一表面50におけるこれよりはるかに小さい多数の毛管ネットワーク(図示されていない)を含んでいることがある。この特許は参照してここに組込まれる。比較的小さい液体処理毛管ネットワークによって与えられた追加の多孔性によって、本発明のウエブは、使い捨て吸収体の延伸性多孔質部分として用いられる時、より効率的に機能しうると考えられている。
【0018】
ここで用いられている「相互連結部材」とは、そのいくつかの部分が連続ネットワークによって第一開口部を画定するのに用いられているエラストマーウエブの要素のいくつか又は全部のことを言う。代表的な相互連結部材には、Radelらの前記’314号特許及び1996年5月7日に発行されたGoodman, Jr.らの共に譲渡された米国特許第5,514,105号の繊維様要素が含まれるがこれに限定されるわけではない。この特許は参照してここに組込まれる。次の記載及び図面から分るように、相互連結要素は本来連続しており、隣接相互連結要素が、相互隣接移行部分において互いの中に混合されている。
【0019】
個別相互連結部材は一般に、図1を参照した場合第一表面50から発して第二表面55まで延びている、ふたつの隣接する第一開口部間に配置されているエラストマーウエブのいくつかの部分として最もよく説明することができる。ウエブの第一表面において、相互連結部材は集合的に連続ネットワーク又はパターンを形成し、相互連結部材のこの連続ネットワークは第一開口部を画定し、ウエブの第二表面において相互連結部材の相互連結側壁は集合的に第二開口部の不連続パターンを形成する。
【0020】
ここで用いられている用語「連続的」は、エラストマーウエブの第一表面を記載するために用いられる時、一般に第一表面の平面における第一表面の非中断性のことを言う。従って第一表面上のあらゆる点は、第一表面の平面における第一表面から実質的に離れず(leaving)に、第一表面のその他あらゆるすべての点から到達することができる。同様にここで用いられている用語「不連続」は、エラストマーウエブの第二表面について記載するために用いられる時、一般に第二表面の平面における第二表面の中断性のことを言う。従って第二表面上のどの点も、第二表面の平面における第二表面から実質的に離れずに、第二表面のその他のすべての点から到達することはできない。
【0021】
一般にここで用いられている用語「巨視的」は、見る人の目とウエブ平面との間の垂直距離が約12インチである時に、正常なヒトの目で容易に見ることができる構造的特徴(features)又は要素のことを言うために用いられる。これとは逆に用語「顕微鏡的」は、見る人の目とウエブ平面との間の垂直距離が約12インチである時に、正常なヒトの目で容易に見ることができない構造的特徴又は要素のことを言うために用いられる。
【0022】
ここで用いられている用語「巨視的膨張」は、三次元エラストマーウエブ、リボン、及びフィルムについて記載するために用いられる時、両面が成形構造の三次元パターンを示すように、三次元成形構造の表面に合うようにされたエラストマーウエブ、リボン、及びフィルムのことを言う。このような巨視的膨張ウエブ、リボン、及びフィルムは一般的に、エンボスによって(すなわち成形構造が主として雄型突出部から構成されるパターンを示す時)、デボスによって(すなわち成形構造が主として雌型毛管ネットワークから構成されるパターンを示す時)、あるいはどちらかの種類の成形構造の表面への樹脂性メルトの押出しによって、成形構造の表面に適合するようにされる。
【0023】
対照的に用語「平面の」は、プラスチックウエブ、リボン、及びフィルムについて記載するためにここで用いられる時、巨視的に(on a macroscopic scale)裸眼で見た時のウエブ、リボン、又はフィルムの全体的な一般的状態のことを言う。例えばフィルムの平面から有意な巨視的変形を示さない非開口押出しフィルム又は開口押出しフィルムは、一般に平らであると記載されよう。従って開口した平らなウエブについては、開口部における材料の縁部は、実質的にウエブの平面内にあり、ウエブの平面において加えられたウエブの応力は、開口部における引裂き開始部位と直接組合わされる。
【0024】
本発明のエラストマーウエブの多層フィルムは、巨視的に膨張された時、通路様として記載することができる三次元相互連結部材として成形される。これらの二次元横断面はまた、前記Radelらの特許においてのように「U形状」として、より一般的には前記Goodman, Jr.らの特許に開示されている「上向き凹形状」として記載することができる。ここで用いられているような「上向き凹形状」とは、エラストマーウエブの表面に対する通路様形状の配向について記載している。これのベース部は一般に第一表面内にあり、この通路の脚部はこのベース部から第二表面の方向に延びており、通路開口部は実質的に第二表面内にある。一般に図5を参照して次に記載されるように、第一表面の平面に対して直交するウエブを通って延び、かつふたつの隣接する第一開口部に交差する平面の場合、その結果として生じたその間に配置されている相互連結部材の横断面は、一般に上向き凹形状を示すものであり、これは実質的U形状であってもよい。
【0025】
従来技術の巨視的膨張三次元液体透過性ポリマーウエブに関連するひとつの欠点は、その優れた通気性及び液体処理特性にもかかわらず、これらは使い捨て吸収体の高ストレッチ部分、例えばウエストバンド及びレッグカフスに用いるのに十分なほど一般に弾性があるものではないということである。使い捨て吸収体に用いるのに適した延伸性を示す非開口平面弾性化ポリマーウエブも同様に欠点がある。特に非開口平面弾性化ポリマーウエブは、吸収体の体と接触する部分に用いるのに適した多孔性を有していない。
【0026】
非開口平面弾性化ポリマーウエブをより多孔質なものにするいくつかの手段がこの技術で知られている。例えば打抜き、スリッチング、ホットピンメルト開口である。しかしながら前記技術のどれかが熱可塑性エラストマーフィルムに適用された時、多孔性の増加には、信頼しうる弾性性能の程度における低下を伴なう。ひとたびこれらの開口部の縁部が通常の方法で穿孔されたら、力がウエブに加えられた時に引裂き開始部位源になる。これは、これらが加えられる応力の平面内にあるからである。通常の熱可塑性弾性フィルムの場合、ウエブ応力は開口部において引裂きを開始させ、これは時間が経過するにつれて広がり、フィルムの破滅的な破損を生じる。開口部の形状が丸くない場合、例えば正方形、三角形、又はその他の多角形である場合、サイド部の角度のある交差地点における応力集中によって引裂き開始の可能性が高まる。
【0027】
出願人は、平面エラストマーウエブが一般にRadelらの前記’314号特許の教示に従って巨視的膨張三次元液体透過性ウエブに成形することができるならば、結果として生じる三次元エラストマーウエブは、高い多孔性、高い弾性、並びに信頼性、高い強度という利点を示すことを発見した。出願人は、少なくともひとつのスキン層と組合わせてエラストマー層を備えた多層ポリマーウエブを用い、この多層ウエブを巨視的膨張三次元形状に成形することによって本発明においてこのことを達成した。
【0028】
ここで用いられている用語「エラストマー」は、エラストマー特性を示し、かつフィルム層として成形されうるあらゆる材料を含むという意味である。「エラストマー性」とは、この材料がストレッチされた後で実質的に再びそのもとの形状になり、好ましくは変形及び緩和に続いて小さい永久歪(permanent set)のみを持続することを意味する。好ましくはエラストマー層それ自体は、非開口平面状態にある時、室温で50%〜1200%の伸びを受けうる。このエラストマーは、ヒトの体温を含む周囲温度において実質的なエラストマー特性を依然として示す純粋なエラストマーであってもよく、あるいはエラストマー相又はエラストマー含有物(content)とのブレンドであってもよい。
【0029】
ここで用いられている「スキン層」とは、エラストマー層よりも弾性が小さいあらゆる半結晶性又は非晶質ポリマーの層のことを言う。本発明のスキン層は、好ましくはエラストマー層よりも薄く、実質的に弾性が小さく、限定的な場合には一般的に非弾性であってもよい。本発明のエラストマー層と共にひとつ以上のスキン層を用いてもよく、これは一般にエラストマーの弾性特性を変えるものである。ひとつ以上のスキン層が用いられるならば、これらのスキン層は同じ又は異なる材料特性を有していてもよい。理論に結び付けられるわけではないが、スキン層は本発明の成形エラストマーウエブの三次元構造を維持するのに役立つと考えられる。
【0030】
図2は、一般に80として示されている、本発明の巨視的膨張三次元エラストマーウエブの実施形態の拡大された一部セグメント斜視図である。液体透過性エラストマーウエブ80の幾何学形状は、図1に示されている従来技術のウエブ40のものと一般に似ており、これは一般にRadelらの前記’314号特許の教示によるものである。その他の適切な成形フィルム形状は、1975年12月30日にThompsonに発行された米国特許第3,929,135号;1982年4月13日にMullaneらに発行された米国特許第4,324,246号;及び1991年4月9日にBairdに発行された米国特許第5,006,394号に記載されている。これらの特許の各々の開示は、参照してここに組込まれる。
【0031】
本発明のエラストマーウエブ80の好ましい実施形態は、多数の第一開口部、例えば第一開口部71を示している。これらは第一表面90の平面102において、相互連結部材、例えば互いに相互連結された部材91、92、93、94、95の連続ネットワークによって形成されている。第一表面90の平面上に突出している第一開口部71の形状は、好ましくは規則正しいパターン又はランダムパターンにおける多角形、例えば正方形、六角形等の形状にある。好ましい実施形態において、各相互連結部材は、ベース部分、例えば平面102に位置するベース部分81を備えており、各ベース部分は側壁部分、例えばこれの各縁部に付着した側壁部分83を有する。側壁部分83は、一般にウエブの第二表面85の方向に延びており、隣接する相互連結部材の側壁と交差している。この交差側壁部分は、ウエブの第一表面と第二表面との中間において互いに相互連結されており、互いに実質的に同時に終了して、第二開口部、例えば第二開口部72を第二表面85の平面106に形成する。
【0032】
図3は、図2のウエブ80に一般的に似ている種類のウエブのさらに拡大された部分図であるが、本発明によるもうひとつのウエブ構成を示している。ウエブ80の多層ポリマー成形フィルム120は、好ましくは少なくともひとつのエラストマー層101と、少なくともひとつのスキン層103とから構成されている。図3は、第一表面90により近いスキン層103を有する二層の実施形態を示しているが、成形フィルム120の層化の順序(order)は限定的なものではないと考えられる。図3に示されているように、ポリマー層はここでは第二表面の平面において実質的に同時に終了しているが、これらがそうであることが絶対的であるとはここでは考えられていない。すなわちひとつ以上の層は、他のものよりもさらに第二表面の方に延びていてもよい。
【0033】
ウエブ80の特に好ましい多層ポリマーフィルム120は、図4において横断面として示され、これはふたつのスキン層103間に挿入されたエラストマー層101を示している。エラストマー層101は、好ましくは実質的に連続した非晶質マトリックスから構成された熱可塑性エラストマーを備えており、光沢性又は結晶性領域が全体に散在しており、これらの領域は効果的な物理的架橋結合として作用し、これによって材料が、加えられる歪に付されついで解放された時に、弾性記憶を示すことができるようにされる。好ましいエラストマー材料には、ブロックコポリマー及びこれらのブレンド、例えばスチレン−ブタジエン−スチレン、又はシェル社(Shell Company)から商標名「クラトン(KRATON)」として一般に入手しうるようなその他の通常のスチレンブロックコポリマーが含まれる。同様にポリオレフィン系材料、例えば一般に密度が約0.9g/cc以下のポリエチレン及びポリプロピレンも同様に、必要な熱可塑性及びその結果生じる弾性挙動を示すであろう。スキン層は好ましくはあらゆる熱可塑性ポリマー、特にポリオレフィンポリマー、例えば薄いフィルムへと熱可塑性加工処理しうる、一般に密度が約0.9g/ccより大きいポリエチレン又はポリプロピレンを備えている。このスキン層は、ウエブのストレッチの前か後に完全に離層しないようにエラストマー層に十分な接着性を有する方がよい。多層ポリマーフィルム120の好ましい製造方法は同時押出しである。
【0034】
図5は、本発明のもうひとつのエラストマーウエブの第一表面の平面に突出した別の第一開口部形状の平面図である。均一形状の反復パターンが好ましいが、第一開口部例えば開口部71の形状は、一般に円形、多角形、又は混合形状であってもよく、規則正しいパターン又はランダムパターンに配列されていてもよい。図示されていないが、突出形状は楕円形、涙形、あるいはその他のあらゆる形状のものであってもよいと理解される。すなわち本発明は開口形状非依存のものであると考えられる。
【0035】
相互連結要素は本来連続しており、隣接する相互連結要素は、相互隣接移行ゾーン又は部分、例えば図5に示されている移行部分87として互いの中に混合されている。一般に移行部分は、みっつの隣接開口部に接して内接されうる最大円によって画定されている。いくつかのパターンの開口部について、移行部分の内接円は、みっつ以上の隣接開口部に接していてもよいと理解される。例証を目的とした場合、相互連結部材は、移行部分の実質的に中心において開始又は終了するものと考えられる。例えば相互連結部材97及び98である。同様に相互連結部材の側壁は、移行部分の内接円が隣接開口部に接している接点に対応する区域において、隣接相互連結部材の側壁と相互連結しているものとして記載することができる。
【0036】
これらの移行ゾーンを除いて、相互連結部材の開始部と終了部との間の中心線を横断する横断面は、好ましくは一般に均一U形状である。しかしながら横断方向横断面は、相互連結部材の長さ全体に沿って均一である必要はなく、いくつかの開口形状の場合、その長さの大部分に沿って均一ではないであろう。例えば図5の断面図から理解することができるように、相互連結部材96の場合、ベース部分81の幅の大きさ86は、相互連結部材の長さに沿って実質的に様々であってもよい。特に移行ゾーン又は移行部分87において、相互連結部材は、隣接する相互連結部材の中に混合され、移行ゾーン又は移行部分における横断方向断面は、実質的に不均一U形状を示してもよく、あるいは識別しうるU形状を示さなくてもよい。
【0037】
理論に結び付けたいわけではないが、本発明のウエブは、図8A〜図8Cにおいて断面図として概略的に示され、かつ顕微鏡写真9〜11において絵で示されているメカニズムによって歪誘発された応力に付された時に、より信頼性のあるものになる(すなわち破滅的破損に対して抵抗性がある)と考えられる。図8Aは、第一表面90の平面102における第一開口部71と、非応力状態におけるウエブ80の第一表面90の平面102から離れた位置にある第二表面85の平面106における第二開口部72とを示している。ウエブ80が一般に図8Bにおける矢印で示されている方向にストレッチされる時、第一表面90は歪を受け(strained)、第一開口部71も同様に歪を受けて変形形状になる。しかしながら第一開口部71の外辺部は、連続第一表面において相互連結部材によって形成されている。従って開口部71は、引裂き開始部位がウエブの弾性信頼性と妥協するための「縁部」を有していない。第二開口部72の縁部は、引裂き開始部位としての可能性がある部位なので、平面102が図8Cに示されているように第一表面90の平面106からもはや離れた位置にないような点までウエブが歪を受けるまで、顕著な歪誘発応力を受けない。平面102と106がもはや離れた位置にないような地点において、ウエブ80は本質的に平面の開口ウエブとしての挙動を開始する。
【0038】
図8Aにおける全体的なウエブの深さ「D」/非ストレッチエラストマーウエブの図8Aにおける厚さ「T」の比を考慮することは有益である。この比D/Tは、圧伸比(draw ratio)と呼ばれてもよい。これは、本発明の成形プロセスによって、第一表面の平面から圧伸される(drawn)フィルムの量に関するからである。出願人は、一般的にこの圧伸比における増加が、第二表面を第一表面からより遠くに配置することによって引裂き抵抗を増すのに役立つと考えている。
【0039】
理論に結び付けたいわけではないが、ウエブ80が歪を受けるかあるいはストレッチされた時、本発明のエラストマー層101は、連続第一表面90において連続ウエブを形成する相互連結部材のベース部81をストレッチさせると考えられる。スキン層103は、加えられる応力にもかかわらず、ウエブの三次元性を維持するのを助け、これによって連続第一表面90上の歪及び結果として生じた第一開口部71の変形が、少なくとも一部不連続第二表面から引き離され、これによって第二開口部72における歪が最小限になる。従ってウエブの連続第一表面における歪誘発された応力は、少なくとも第二開口部が第一表面の平面内に入り始めるまで、不連続第二表面上の引裂き開始部位において潜在的歪誘発応力から実質的に切り離される。第二開口部における歪誘発応力からのウエブの歪誘発応力のこの実質的引き離し又は切り離しは、開口部における引裂き開始によるウエブの破損を伴なわずに、約400%以上までのウエブの反復持続歪を可能にすることによってウエブの信頼性を増す。
【0040】
図9〜図11の顕微鏡写真は、図8A〜図8Cに概略的に記載されているメカニズムを視覚的に示すものと考えられる。図9は、光学顕微鏡写真であり、本発明の実施形態の第一表面と第一開口部とを示している。成形されたまま(as-formed)の非延伸形状として、図9に示されているウエブの実施形態の連続第一表面は、一般にすべての側において約1mm間隔があけられている1平方mmの第一開口部の規則的パターンを形成する。図10及び図11は、走査電子顕微鏡写真であり、わずかに異なる縮尺で示されている図9のウエブの実施形態の不連続第二表面を示す。図10は、一般に非ストレッチ状態における第一表面の平面から離れている平面におけるエラストマーウエブの第二表面を示す。図11は、約100%の歪の状態におけるウエブの第二表面を示す。図11に示されているように、第二開口部の縁部は、第一表面の平面から離れた位置にとどまる。第二開口部のなんらかの捩れが生じるが、縁部は実質的に非応力状態にとどまる。さらにはウエブの信頼性を有意に増すのは、第二開口部における歪誘発された応力からの、ウエブの歪誘発された応力のこの実質的な切り離しである。
【0041】
相対的に弾性が小さいスキン層がその弾性限界を越えてストレッチされている平面多層フィルム又は繊維の示差弾性挙動は、Kruegerらの前記米国特許、並びに1994年12月27日に発行されたSwensonらの米国特許第5,376,430号、及び1994年10月4日に発行されたMuramotoらの米国特許第5,352,518号にに記載されているように、この技術分野では知られている。この技術で示されているように、スキン層の弾性限界を越えて延伸した後で回復した時に、スキン層は、エラストマー層に対して結果的に増加したスキン層の表面積によって、頂部と谷部との不規則性を有する顕微鏡的ミクロテキスチャーを形成することがある。
【0042】
同様に本発明のウエブが初めて歪を受けた時、歪をうけた部分のスキン層は、その弾性限界を超えて応力を受けることがある。このエラストマー層によって、ウエブはその応力を受ける前の巨視的三次元形状に実質的に戻ることができるが、その弾性限界を超えて応力を受けたスキン層の部分は、非弾性歪中に生じた過度の材料によって応力前の形状まで戻ることはできない。延伸後に回復した時、このスキン層は、頂部と谷部との不規則性を有する顕微鏡的ミクロテキスチャーを形成する。これはより一般的には横断方向に延びているしわとして記載され、図12の顕微鏡写真に示されている。これらのしわは、一般にストレッチ方向に対して横断方向の実質的に均一なパターンで相互連結部材上に形成され、第一開口部の周りに一般に放射状に配置されている。ウエブ上の歪の程度に応じて、これらのしわは実質的にウエブの連続第一表面に限定されてもよく、より一般的には相互連結部材の実質的に表面全体の上に広がっていてもよい。
【0043】
理論に結び付けられるわけではないが、横断方向に延びているしわは、少なくともふたつの理由でエラストマーウエブにとって有益である。第一に、これらのしわは、エラストマーウエブに対してより柔らかい全体的なテキスチャー又は感触を与える。第二にこれらのしわは第一開口部に対して放射状に配置され、第二開口部の方へ延びているので、使い捨て吸収体の体と接触するウエブとして用いられる場合に、より良い液体処理特性を促進することができる
おむつ400の形態の使い捨て吸収体に用いられる本発明のエラストマーウエブの代表的実施形態は、図13に示されている。ここで用いられている用語「おむつ」は、一般に乳幼児及び失禁者が装着する衣類であって、装着者の胴体下部の周りに装着されるもののことを言う。しかしながら本発明のエラストマーウエブはまた、その他の吸収体、例えば失禁用ショーツ、トレーニングパンツ、生理用ナプキン等にも適用しうると理解すべきである。図13に示されているおむつ400は、装着者に配置される前のおむつを表わす簡略吸収体である。しかしながら本発明は、図13に示されているおむつの特別な種類又は形状に限定されないと理解すべきである。おむつの形態にある使い捨て吸収体の特に好ましい代表的実施形態は、1992年9月29日に発行されたBuellらの米国特許第5,151,092号に教示されている。この特許は参照してここに組込まれる。
【0044】
図13は、非収縮状態にある(すなわちすべての弾性誘発収縮が除去されている)おむつ400の斜視図であり、この構造のいくつかの部分は、おむつ400の構成をより明確に示すために切り取られている。装着者と接触するおむつ400の部分が見る人の方を向いている。おむつ400は図13において、好ましくは液体透過性トップシート404;このトップシート404と接合された液体不透過性バックシート402;及びトップシート404とバックシート402との間に位置する吸収性コア406を備えているものとして示されている。追加の構造部材(features)、例えば弾性レッグカフス部材及びおむつを装着者の定位置に固定するための留め具手段が含まれていてもよい。
【0045】
トップシート404、バックシート402、及び吸収性コア406は、多様なよく知られた形状に組立てることができるが、好ましいおむつ形状は、1975年1月14日に発行されたBuellの米国特許第3,860,003号に一般に記載されている。この特許の開示は参照して組込まれる。ここでの使い捨ておむつに好ましいこれに代る形状は、1989年2月28日に発行されたAzizらの米国特許第4,808,178号;1987年9月22日に発行されたLawsonの米国特許第4,695,278号;及び1989年3月28日に発行されたForemanの米国特許第4,816,025号にも開示されている。これらの特許の各々の開示は、参照してここに組込まれる。
【0046】
図13は、おむつ400の代表的実施形態を示し、ここにおいてトップシート404とバックシート402は同じ広がりを有しており、かつ吸収性コア406よりも一般に大きい長さと幅のサイズを有する。トップシート404は、バックシート402と接合され、これの上に積重ねられ、これによっておむつ400の周辺部が形成される。この周辺部はおむつ400の外側外辺部又は縁部を画定する。この周辺部は、末端縁部401と長手方向縁部403とを備えている。
【0047】
バックシート402のサイズは、吸収性コア406のサイズ及び選ばれた正確なおむつの設計とによって決定される。好ましい実施形態において、バックシート402は、おむつの周辺部全体の周りで少なくとも約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)の最小距離だけ吸収性コア406を越えて延びている修正砂時計形状を有する。
【0048】
トップシート404とバックシート402とは、あらゆる適切な方法で接合される。ここで用いられている用語「接合された」は、トップシート404をバックシート402に直接付着させることによってトップシート404がバックシート402に直接接合される形状、及びこれ自体がバックシート402に付着されている中間部材にトップシート404を付着させることによって、トップシート404が間接的にバックシート402に接合される形状をも包含する。好ましい実施形態において、トップシート404とバックシート402とは、接着手段(図示されていない)、例えば接着剤又はこの技術で知られているその他のあらゆる接着手段によっておむつ周辺部において互いに直接付着されている。例えばトップシート404をバックシート402に付着させるために、均一連続接着剤層、パターン接着剤層、又は一列の別々の接着剤線又はスポットを用いることができる。
【0049】
末端縁部401はウエスト部を形成し、これは好ましい実施形態において一対のエラストマーサイドパネル420を備えており、これはおむつ400の末端縁部401から側面方向に延長形状で延びている。好ましい実施形態において、エラストマーサイドパネル420は、本発明のエラストマーウエブを備えている。特に好ましい実施形態において、本発明のウエブはエラストマーサイドパネルとして用いられる時、複合材ラミネートを形成するためにさらに加工処理されるが、この際、この技術で知られている方法、例えば接着剤接着を用いて、その片側又は好ましくは両側においてこれを繊維不織布材料と接着させて、柔らかい柔軟性弾性化部材を形成する。
【0050】
本発明の複合材ラミネートに用いるのに適した繊維不織布材料には、合成繊維(例えばポリプロピレン、ポリエステル、又はポリエチレン)、天然繊維(例えば木材、綿、又はレーヨン)、又は天然繊維と合成繊維との組合わせから形成された不織布ウエブが含まれる。適切な不織布材料は、様々な方法、例えばカード、スパンボンド、ハイドロエンタングル、及び不織布技術における知識を有する者に知られているその他の方法によって成形することができる。ここで好ましい繊維不織布材料は、サウスカロライナ州シンプソンビル(Simpsonville, S. C.)のファイバーウエブ社(Fiberweb)から商品として入手しうるカードポリプロピレンである。
【0051】
繊維不織布材料は、この技術で知られている様々な接着方法のどれかによってエラストマーウエブに接着されてもよい。適切な接着方法には、例えば均一連続接着剤層、パターン接着剤層、又は一列の別々の接着剤線、螺旋、又はスポットによる接着剤接着、又はその他の方法、例えば熱接着、圧力接着、超音波接着、動的機械的接着、又はこの技術で知られているようなその他のあらゆる適切な接着手段又はこれらの接着手段の組合わせが含まれる。代表的接着方法はまた、Azizらの名前で1993年5月27日に公開された「不織布及び開口フィルムカバーシートを有する吸収体」と題するPCT出願第WO93/09741号にも記載されている。この特許は参照してここに組込まれる。
【0052】
繊維不織布材料に接着した後、複合材ウエブは、接着された不織布の相対的非弾性によってエラストマー性が小さくなる傾向がある。不織布をより弾性のあるものにするため、及び複合材ラミネートに弾性を回復させるために、複合材ウエブは、次の特許に開示されているように、インクリメンタルストレッチングによって「ゼロ歪」ラミネートを弾性化するために用いられている方法及び装置によって加工処理されてもよい。これらの特許とは、前記のBuellらの’092号特許、並びに前記Weberらの’897号、Buellらの’793号、及びWeberらの’679号特許である。従ってこの結果として生じた弾性化「ゼロ歪」複合材ウエブは、吸収性衣類において広範な利用に適した柔らかくて布様な感触及び快適なフィットを有する。
【0053】
サイドパネル420は、この技術で知られているあらゆる適切な方法でおむつに接合されてもよい。例えば図13に示されているように、サイドパネル420は、接着手段(図示されていない)、例えば接着剤又はこの技術で知られているその他のあらゆる接着手段によって、バックシート402に直接付着されてもよい。サイドパネル420に特に好ましい形状は図14に示されている。この形状については、、LaVonらにより共に譲渡された共に係争中の(co-pending)、1996年9月3日に出願された米国特許出願第08/707,346号、及び1993年11月19日に出願された第08/155,048号にさらに完全に開示されている。これらのふたつの特許の開示は、参照してここに組込まれる。
【0054】
図14に示されているように、サイドパネル420は、好ましくはふたつのウエブ又はストリップ421及び422から構成されている。ストリップ421及び422は、ふたつの別々のストリップであってもよく、あるいはまたこれらは単一のストリップを前縁部(leading edge)424において折り曲げ、これらふたつの結果として生じたストリップの長さを非平行にずらして(offsetting)形成してもよい。ふたつの別々のストリップが用いられる場合、これらは例えば適切な接着剤を用いて、前縁424において互いに接着されてもよく、同時にテープタブ423に接着されてもよい。サイドパネル420は、接着区域425においてあらゆる適切な方法で、特に前記LaVonらの’346号特許出願に開示されているように、バックシート402に接着されてもよい。サイドパネルのペアが同一である必要はないが、これらは好ましくはもう一方のものの鏡像体である。
【0055】
テープ留め具、例えばテープタブ423が、一般的には少なくとも一対のエラストマーサイドパネル420に加えられて、おむつを装着者に保持するための留め具手段を生じる。テープタブ留め具は、この技術でよく知られているもののどれであってもよい。例えば前記Buellの’092号特許、及び1974年11月19日に発行されたBuellの米国特許第3,848,594号に開示されている留めテープである。この特許の開示は参照してここに組込まれる。
【0056】
本発明のその他の弾性部材(図示されていない)が、おむつ400の周辺部に隣接して配置されてもよい。弾性部材は好ましくは各長手方向縁部403に沿っており、従って弾性部材は、おむつ400を装着者の脚に引寄せて保持する傾向がある。さらには弾性部材は、おむつ400の末端縁部401のどちらか又は両方に隣接して配置されてもよく、ウエストバンド並びにレッグカフス、又はレッグカフスというよりはむしろウエストバンドを生じる。例えば適切なウエストバンドは、1985年5月7日に発行されたKievitらの米国特許第4,515,595号に開示されている。この特許の開示は参照してここに組込まれる。さらには弾性的収縮性弾性部材を有する使い捨ておむつの製造に適した方法及び装置は、1978年3月28日に発行されたBuellの米国特許第4,081,301号に記載されている。この特許の開示は参照してここに組込まれる。
【0057】
弾性部材は、弾性的収縮性条件においておむつ400に固定されている。従って普通の非抑制形状において、弾性部材はおむつ400を効果的に収縮させるか又はギャザーを寄せる。弾性部材は、少なくともふたつの方法で弾性的収縮性状態に固定されていてもよい。例えば弾性部材は、おむつ400が非収縮状態にある間にストレッチ及び固定されてもよい。さらにはおむつ400は例えばプリーティングによって収縮させることができ、弾性部材が緩和又は非ストレッチ状態にある間にこれらの弾性部材はおむつ400に固定及び連結されうる。弾性部材は、おむつ400の長さの一部に沿って延びていてもよい。あるいはまた弾性部材は、おむつ400の全長に、あるいは弾性的収縮線を生じるのに適したあらゆる長さに延びていてもよい。弾性部材の長さはおむつの設計によって決定される。
【0058】
弾性部材は多数の形状にあってもよい。例えば弾性部材の幅は約0.25mm(0.01インチ)〜約25mm(1.0インチ)又はそれ以上の様々なものであってもよい。弾性部材は、弾性材料の単一ストランドを備えていてもよく、あるいは弾性材料のいくつかの平行又は非平行ストランドを備えていてもよい。あるいは弾性部材は長方形又は曲線であってもよい。さらにまた弾性部材は、この技術で知られているいくつかの方法のどれによってもおむつに付着させることができる。例えば弾性部材は、様々な接着パターンを用いて、おむつ400へ超音波接着することができ、ヒートシール及び圧力シールをすることができ、あるいは、弾性部材は単におむつ400に糊付け(glued)されてもよい。
【0059】
図13に示されているように、吸収性コア406は好ましくは液体分配部材408を含んでいる。図13に示されているような好ましい形状において、吸収性コア406は好ましくはさらに、受入れ層又は受入れ部材410を含んでいる。これは液体分配部材408と液体が流れる関係にあり、かつ液体分配部材408とトップシート404との間に位置している。受入れ層又は受入れ部材410は、ポリエステル、ポリプロピレン、又はポリエチレン、綿又はセルロースを含む天然繊維、このような繊維のブレンド、又はあらゆる同等の材料又はこのような材料の組合わせを含む合成繊維の不織布又は織布ウエブを含むいくつかの様々な材料から構成されていてもよい。
【0060】
おむつ400は使用中に、後部ウエストバンド部を装着者の背中の下に配置し、前部ウエストバンド部が装着者の前に配置されるようにおむつ400の残りの部分を装着者の脚の間で引張って装着者に装着される。ついでエラストマーサイドパネルは、快適性及びフィットに必要なだけ延ばされ、ついでテープタブ又はその他の留め具が好ましくはおむつ400の外側に向けられた区域に固定される。本発明のエラストマーウエブを備えるサイドパネル420を有することによっておむつは、例えば通気性と共に密着した快適なフィットを与えるように、様々なサイズの子供に合わせることができる。
【0061】
使い捨ておむつは、本発明のエラストマーウエブを備えた衣類の好ましい実施形態として示されてはいるが、この開示では使い捨ておむつに限定する意図はない。その他の使い捨て衣類も本発明のエラストマーウエブを様々な部分に組込んで、快適さ、フィット、及び通気性をさらに高めることができる。同様に耐久性衣類、例えば下着及び水着でさえ、本発明のエラストマーウエブの耐久性多孔質延伸特性から利益を得ることができると考えられる。
【0062】
本発明の多層フィルム120は、通常の同時押出しフィルム製造装置において多層フィルムを製造する通常の手順を用いて加工処理することができる。一般にポリマーは、キャスト又はブロウンフィルム押出し方法を用いてフィルムとして溶融加工することができる。これらの方法のどちらも、Allan A. Griffによる「プラスチック押出し技術(Plastics Extrusion Technology)」第二版(Van Nostrand Rainhold-1976年)に記載されている。これは、参照してここに組込まれる。キャストフィルムは、線状スロットダイを通して押出される。一般にフラットウエブは、大きな可動磨き金属ロール(moving polished metall roll)で冷却される。これは素早く冷却され、第一ロールから剥がされ、ひとつ以上の補助ロールを通過し、ついで一組のゴム被覆引張りロール又は「引取り」ロールを通過し、最後に巻取り機に送られる。
【0063】
ブロウンフィルム押出しにおいて、メルトは薄い環状ダイ開口部を通して上方に押出される。このプロセスはまた、管状フィルム押出しとも呼ばれている。管をインフレートするためにダイの中心を通して空気が導入され、これを膨張させる。このようにして移動バブルが形成され、これは内部空気圧の制御によって一定サイズに保持される。フィルムの管は、この管を取り囲んでいるひとつ以上の冷却リングを通すエアブローによって冷却される。次にこの管は、一対の引張りロールを通して偏平(flattened)フレームへ、及び巻取り機へと引き込むことによって圧潰される。
【0064】
同時押出しプロセスは、多層フィルム構造を得るために、ひとつ以上の押出し機と、同時押出しフィードブロック又は多マニホールドダイ装置、あるいはこれらふたつの組合わせとを必要とする。各々1979年5月1日及び1980年4月8日にどちらもCloerenに発行された米国特許第4,152,387号及び第4,197,069号は、参照してここに組込まれるが、これらは同時押出しのフィードブロックの原理を開示している。多数押出し機がフィードブロックに連結されているが、このフィードブロックは、各々の個別流路の幾何学形状を、前記流路を通過するポリマーの容積に直接関連して比例的に変えるために可動流量分割機を用いている。これらの流路は、これらの合流点において材料が同じ流量及び圧力で共に流れて、界面応力及び流れ不安定性を排除するように設計されている。ひとたび材料がフィードブロックにおいて合流されたら、これらは複合構造として単一のマニホールドダイへと流れ込む。このようなプロセスにおいて、材料のメルト粘度及びメルト温度はそれほど大きく異ならないことが重要である。さもなければ流れ不安定性がダイに生じ、これにより多層フィルムにおける層の厚さの分布の制御がうまく行かなくなることがある。
【0065】
フィードブロック同時押出しのもうひとつの方法は、前記米国特許第4,152,387号、第4,197,069号、並びに1985年8月6日にCloerenに発行された米国特許第4,533,308号に開示されているような多マニホールド又は羽根ダイである。これらの特許は参照してここに組込まれる。フィードブロック装置において、メルト流は、ダイ本体に入る前に外でひとつにまとめられるが、多マニホールド又は羽根ダイにおいて、各メルト流は、ダイにおいてそれ自体のマニホールドを有しており、ここにおいてポリマーはこれらの各々のマニホールドにおいて独立して広がっている。メルト流は、ダイの出口の近くでダイ幅全体において各メルト流と結合される(married)。可動羽根は、これを通って流れる材料の容積に直接比例して、各流路の出口の調節を行ない、メルトが同じ線流量、圧力、及び所望の幅で共に流れるようにする。
【0066】
メルト流の特性及びポリマーのメルト温度は非常に様々であるので、羽根ダイの使用にはいくつかの利点がある。このダイは断熱性傾向があり、ここでは大きく異なるメルト温度、例えば175°F(80℃)までの温度を有するポリマーを共に加工処理することができる。
【0067】
羽根ダイにおける各マニホールドは、特定のポリマーのために設計され、これに合わせて作ることができる。従って各ポリマーの流れは、そのマニホールドの設計によってのみ影響されるのであって、他のポリマーによって課される力によって影響を受けるのではない。これによって、非常に異なるメルト粘度を有する材料が、多層フィルムとして同時押出しされうる。さらにはこの羽根ダイはまた、個別マニホールドの幅を作る能力をも提供する。従って内部層は、外部層によって完全に取囲まれ、暴露された縁部を残さない。前記特許はまた、より複雑な多層構造を得るためのフィードブロック装置と羽根ダイとの組合わせ使用を開示している。
【0068】
本発明の多層フィルムは、ふたつ又はそれ以上の層を備えていてもよい。これらの層の少なくともひとつはエラストマー性がある。エラストマー層は一般に実質的にひとつ又はふたつのスキン層に接合されているが、各々のエラストマー層がひとつ又はふたつのスキン層に接合されている多数のエラストマー層を用いることも考えられる。図4に示されている多層フィルム120のような3層フィルムは、好ましくはフィルムの厚さ全体の約10〜90%であってもよい中央エラストマーコア101を備えている。外側スキン層103は一般に同一であるが、必ずしもそうでなくてもよく、フィルムの厚さ全体の約5〜45%であってもよい。タイ層が用いられる場合、これらは各々、フィルムの厚さ全体の約5〜10%であってもよい。3層フィルムにおいて、コア層101は向かい合った第一及び第二サイド部を有し、ウエブへ加えられる応力の適用前に、ひとつのサイド部は各外側スキン層103のひとつのサイド部に実質的に連続的に接合されている。
【0069】
多層エラストマーフィルムが同時押出しされた後、これは好ましくは開口及び冷却のために成形構造へ供給され、これによって本発明の巨視的膨張三次元開口エラストマーウエブが製造される。一般にこのフィルムは、真空によって成形スクリーン又は他の成形構造に対してこのようなフィルムを圧伸し(drawing)、このフィルムの外側に置かれた表面の上に空気流又は水流を通過させて成形されてもよい。このようなプロセスは、前記Radelらの特許、並びにLucasらに発行された米国特許第4,154,240号に記載されている。どちらの特許も参照してここに組込まれる。あるいはまた三次元エラストマーウエブの成形は、Curroらに発行された共に譲渡された米国特許第4,695,422号に開示されているように、ウエブ成形を生じるのに十分な力及びマスフラックス(mass flux)で液体流を加えることによって実施することもできる。これは参照してここに組込まれる。あるいはまた、このフィルムはKogerらの共に譲渡された米国特許第4,552,709号に記載されているように成形することもできる。この特許は参照してここに組込まれる。好ましくはエラストマーウエブは、Mullane Jr.の共に譲渡された米国特許第4,878,825号及び第4,741,877号によって教示されているような固定支持部材によって液体差圧ゾーンにおいて成形構造を支持する方法によって、均一に巨視的に膨張及び開口される。これらは参照してここに組込まれる。
【0070】
図示されていないが、本発明のプロセスは、織布ワイヤー支持構造を有する通常の成形スクリーンを用いても同様に本発明の範囲内でウエブが成形される。織布ワイヤー成形スクリーンのナックルは、第一表面にひとつのパターンの波状起伏を有する巨視的膨張三次元ウエブを生じるであろう。これらの波状起伏は、スクリーンのナックルに相当する。しかしながらこれらの波状起伏は、一般に第二表面の平面から離れた位置にある第一表面の平面にとどまるであろう。相互連結部材の横断面は、一般に上向き凹形状のままであろう。相互連結部材の相互連結側壁が終了して、実質的に第二表面の平面に第二開口部が形成される。
【0071】
特に好ましい成形構造は、図15に示されているような光エッチングされた(photoetched)ラミネート構造を備えている。これは図2に一般に示されている種類のプラスチックウエブを成形するのに用いられる種類の光エッチングされたラミネート構造の拡大された一部セグメント斜視図である。このラミネート構造30は、好ましくは一般に前記Radelらの特許の教示に従って構成されており、個別単層31、32、及び33から構成されている。図2に示されているエラストマーウエブ80と図3との比較によって、エラストマーウエブ80の平面102における第一開口部71の、光エッチングされたラミネート構造30の最も上の平面62における開口部61との対応が分る。同様にエラストマーウエブ80の平面106における開口部72は、光エッチングされたラミネート構造30の最も下の平面64における開口部63に対応する。
【0072】
最も上の平面62に位置する光エッチングされたラミネート構造30の最も上の表面には、本発明の範囲から逸脱することなく、顕微鏡パターンの盛上り(purotuberances)48を備えていてもよい。これは好ましくは、光エッチングされた平面単層31の上部表面に、所望の顕微鏡パターンの表面異常に対応する絶縁塗料被覆(resist coating)を塗布し、その後第二光エッチングプロセスを開始することによって実施される。この第二光エッチングプロセスは、五角形形状の開口部、例えば開口部41を画定する相互連結要素の最も上の表面に顕微鏡パターンの盛上り48を有する単層31を作る。この顕微鏡パターンの盛上りは、第一表面の平面から第一表面を実質的に取り除くものではない。この第一表面は肉眼で認められるが、これらの盛上りは顕微鏡で認められる。最も上の層においてこのようなパターンの盛上り48を用いるラミネート構造の構成は、一般に前記Ahrらの特許に開示されている。
【0073】
図2に一般に開示されている種類のラミネート構造の構成方法は、前記Radelらの特許に開示されている。これらの光エッチングされたラミネート構造は、好ましくは通常の技術によって、図16に一般に示されているように、管形成部材520として巻かれ、これらの反対側の末端部は、一般にRadelらの教示に従って接合されて、シームレス管形成部材520を生じる。
【0074】
管形成部材520の最も外側の表面524は、これと接触させられられている多層エラストマーウエブを形成するために用いられ、一方で管部材の最も内側の表面522は、一般に成形操作中にプラスチックウエブと接触しない。この管部材は本発明の好ましい実施形態において、前記Lucasらの特許に詳細に記載されている種類のプロセスにおいてデボス/穿孔シリンダー555における成形表面として用いられてもよい。前記特許に開示されている種類の特に好ましい装置540は、図17に概略的示されている。これはデボス・穿孔手段543、及び一定の張力フィルム前進及び巻取り手段545を含んでおり、これらは所望であれば、1972年7月4日にRiemersmaに発行された米国特許第3,674,221号に記載され、示されている装置の対応部分と実質的に同一であってもよく、これと実質的に同じ機能を果たしてもよい。この特許は参照してここに組込まれる。装置540の機能的部材に対して必ず備えられていなければならないこのフレーム、ベアリング、支持体等は、本発明を単純化するため、及びより明確に示しかつ開示するために詳細に示されておらず、記載もされていない。このような詳細は、プラスチックフィルム転換機械の設計技術において通常の技術を有する者には明白であろうと理解される。
【0075】
要するに図17に概略的に示されている装置540は、例えば同時押出し機559から熱可塑性フィルムのリボン550を連続的に受取り、これをデボス・穿孔フィルム551に転換する手段を備えている。フィルム550は、冷却前に真空成形されるように、依然としてその熱可塑性温度以上にある間に好ましくは同時押出しプロセスから直接供給される。あるいはまたフィルム550は、フィルムのひとつの表面に対して熱風噴流を当てる一方で、フィルムの反対側表面に隣接して真空を加えて加熱されてもよい。フィルムにしわを寄せること及び/又は巨視的にフィルムを膨張させることを実質的に防ぐのに十分なほどフィルム550の制御を維持するために、装置540は、ひとつのゾーンの上流と下流の両方のフィルムにおいて一定の縦方向の張力を維持するための手段を備えている。ここにおいて温度はフィルムの熱可塑性温度より高いが、このゾーンにおいては巨視的にフィルムを膨張させる傾向がある縦方向及び横方向の張力が実質的にゼロである。この張力は熱可塑性フィルムの走行リボンを制御しかつ滑らかにするために必要である。ゼロ張力ゾーンは、フィルムをデボス及び穿孔しうるのに十分なほど高い温度にあるゾーンにおいてこのフィルムから結果として生じる。
【0076】
図17に見られるように、デボス・穿孔手段543は、回転的に取り付けられたデボス・穿孔シリンダー555を含んでおり、このシリンダーは、閉鎖末端部580、非回転トリプレックス真空マニホールドアセンブリー556、及び任意熱風噴流手段(図示されていない)を有する。このトリプレックス真空マニホールドアセンブリー556は、561、562、及び563として示されたみっつのマニホールドを備えている。同様に図17には、電力回転先頭(lead-off)/チルロール566、及びチルロールと共に駆動されている軟面(soft-face)(例えば低密度ネオプレン)ロール567が示されている。要するにみっつの真空マニホールドにおける真空の程度を独立して制御するための手段(図示されていない)を備えていることによって、デボス・穿孔シリンダー555の一部分の周りの円周に流れているフィルムの熱可塑性リボンは、マニホールド561によって連続的に(sequentially)第一真空レベルに付され、マニホールド562によって第二真空レベルに付され、マニホールド563によって第三真空レベルに付される。以下により十分に記載されるように、マニホールド561によってフィルムに加えられる真空によって、フィルムにおける上流張力を維持することができ、マニホールド562によって加えられる真空によってフィルムに穿孔することができ、マニホールド563によって加えられる真空によってフィルムをその熱可塑性温度以下に冷却することができ、その中で下流の張力を確立することができる。所望であれば、デボス・穿孔シリンダー555のフィルム接触表面は、この技術で良く知られている(従って図示されていない)手段によって真空マニホールド562に到達する前に予備加熱されて、デボス操作の間流れ抵抗性ポリマーから構成されるプラスチックフィルムのより良い適合を促進することができる。チルロール566と軟面ロール567との中間にあるニップ570は、公称的にのみ負荷される。その理由は、高圧によって前記のようにフィルムに形成される三次元デボスがならされる(iron-out)であろうからである。しかしながらニップ570における公称圧力でさえ、マニホールド563によって加えられる真空が、デボス・穿孔シリンダー555のデボス・穿孔部分から下流張力(すなわちロール巻取り張力)を隔離するのを助け、ニップ570がデボス・穿孔シリンダー555からデボス・穿孔フィルムを剥がすことができるようにする。さらにはフィルムを通ってマニホールド563に入る真空吸込み周囲空気は、通常はフィルムをその熱可塑性温度以下まで冷却するが、図17において矢印573、574によって示されているようなチルロールを通る冷却剤の通過によって、この装置はより厚いフィルムを処理することができるか、あるいはより高速で操作されうるであろう。
【0077】
デボス・穿孔手段543は、回転的に取り付けられたデボス・穿孔シリンダー555、このシリンダー555を制御された周速で回転させる手段(図示されていない)、デボス・穿孔シリンダー555内部にある非回転トリプレックス真空マニホールドアセンブリー556、トリプレックスマニホールドアセンブリー556を備えたみっつの真空マニホールド561、562、及び563の内部で制御されたレベルの真空を加えるための手段(図示されていない)、及び任意熱風噴流手段(図示されていない)を備えている。デボス・穿孔シリンダー555は、一般的に前記Lucasらの特許の教示に従うが、ここに開示されている穿孔管状成形表面を本発明の管状ラミネート成形表面に代えて構成してもよい。
【0078】
要約すると第一真空マニホールド561、及びデボス・穿孔シリンダー555の内部に位置する第三真空マニホールド563によって、フィルムの走行リボンにおいて各々上流及び下流張力を実質的に一定に維持することができる一方、デボス・穿孔シリンダー555内部の第二真空マニホールド562に隣接するフィルムの中間部分は、フィルムのデボス及び穿孔を実施するために、張力を低下させる熱及び真空に付される。
【0079】
開示されている光エッチングされたラミネート構造の好ましい用途は、Lucasらに発行された共に譲渡された前記特許に一般的に概略が示されている真空フィルム成形操作であるが、本発明の光エッチングされたラミネート形成構造は、本発明の三次元プラスチック構造を直接成形するためにも、同様な容易さをもって用いることができると予測される。このような手順は、加熱液体プラスチック材料、一般的には熱可塑性樹脂を成形表面に直接加え、前記材料を穿孔ラミネート成形表面のイメージに合わせるのに十分なほど大きい空気差圧を加熱液体プラスチック材料に加え、この液体材料を固化させ、その後三次元プラスチック構造を成形表面から除去することを含むであろう。
【0080】
図2に一般に開示されているウエブの実施形態は、本発明の特に好ましい実施形態を表わしているが、本発明のウエブ構造内には相互連結部材をいくつ用いてもよい。例えば第二、第三部材等である。このような構造の例は図18に示されており、この図面はまた、相互連結部材の上向き凹形状横断面の変形例を示す。図18に示されている開口ネットワークは、多数の第一相互連結要素、例えばウエブ300の最も上の平面307において互いに相互連結された要素302、303、及び305によって形成された第一開口部301を備えている。前記開口部はさらに、中間平面314において第二相互連結部材313によってより小さい第二開口部310及び311に再分割される。第一開口部310はさらに、第三相互連結部材320によって、ウエブ300内のさらに低い平面325において各々さらに小さい第二開口部321と322とに再分割される。図18の断面線19−19に沿っている図19から分るように、平面314及び325は一般に最も上の平面307と最も下の平面330とに平行であり、これらの中間に位置している。
【0081】
図17及び図18に示されているウエブの実施形態において、第一及び第二相互連結部材はさらに、交差する第三相互連結部材、例えば第三相互連結部材320に連結されている。これらもまた、その長さに沿って一般に上向き凹形状横断面を示している。交差する第一、第二、及び第三相互連結部材は、第二表面332の平面330において互いに実質的に同時に終了しており、ウエブの第二表面に多数の開口又は開口部、例えば開口部370、371、及び372を形成する。ウエブ300の第一表面と第二表面との間に位置する相互連結第一、第二、及び第三相互連結部材が、第一開口部の各々、例えばウエブの第一表面331における開口部301と、多数の第二開口部とを、例えばウエブの第二表面332における開口部370、371、及び372とを連結する閉鎖ネットワークを形成するのは明らかである。
【0082】
本発明のウエブにおいて用いられる一般に上向きの凹形状相互連結部材は、その長さ全体に沿って実質的に直線であってもよいことが理解されよう。あるいはまたこれらは曲線であってもよく、これらはふたつ以上の実質的に真っ直ぐなセグメントを備えていてもよく、あるいはまたこれらはその長さのどの部分に沿ってもあらゆる所望の方向に向けられていてもよい。相互連結部材が互いに同一であるという必要条件はない。さらには前記形状は、所望のどんなパターンでも生じるように、あらゆる所望の方法で組合わされてもよい。最終的に選ばれる形状とは無関係に、相互連結された相互連結部材の各々の長さに沿って存在する上向き凹形状横断面は、本発明のエラストマーウエブにレジリエンス並びに三次元隔離(standoff)を与えるのを助ける。
【0083】
本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更及び修正をなしうることは当業者には明白であろう。例えばウエブの予め決められている部分が液体透過を妨げることができるような本発明のウエブを製造することが望ましい場合、ウエブの破断をその第二表面に生じることなくデボス操作を実施することが適切である。1983年7月26日にBishopに発行された共に譲渡された米国特許第4,395,215号及び1988年5月31日にBishopに発行された共に譲渡された米国特許第4,747,991号は、その各々が参照してここに組込まれるが、これらは、均一にデボスされているが、予め決定された区域のみに開口されている三次元膨張フィルムを製造することができる管形成構造を構成する方法を十分に開示している。
【0084】
ここに含まれている記載によって当業者は、多くの様々な形態において本発明を実施することができると考えられる。それにもかかわらず、下記の実施例及び分析方法は、本発明の特に好ましいエラストマーウエブの有利な弾性信頼性を例証する目的で記載されている。
【0085】
実施例
平面同時押出し多層フィルムを製造し、ついで前記方法によって、図9〜図11の顕微鏡写真に一般に示されているような本発明のエラストマーウエブに成形した。この同時押出しフィルムは、図4に示されているような三層を備えており、エラストマー層がスチレントリブロックコポリマーを備え、スキン層がポリオレフィン材料を備えているものであった。このフィルムの総ゲージは、約0.09mm(3.5ミル)であり、エラストマー層は、三次元エラストマーウエブに成形される前は厚さの約75〜90%であった。正確に測定することは難しいが、第一表面から第二表面までの三次元エラストマーウエブのゲージは、圧伸比(draw ratio)約10:1の場合1mm程度であった。成形されたままの非延伸形状において、連続第一表面は、一般にすべての側において約1mmの間隔があけられた1平方mmの液体浸透性開口部の規則的パターンを形成した。第二開口部は第一開口部よりもわずかに小さく、エラストマーウエブに約12〜16%の開口孔面積を与えた。
【0086】
本発明のエラストマーウエブの例は、ウエブ弾性又は多孔度に有意な影響を与えずに、約400%以上までの反復持続ウエブ歪によって信頼しうる弾性性能を示した。一般にこのウエブは、スキン層が非弾性歪を受けた時に第一延伸においてより高い弾性率(modulus)を示した。その後顕微鏡的なしわが、非弾性スキン層歪の部位において相互連結部材上に形成され、この結果より低くかつ一般に一定のウエブ弾性率が生じたと考えられる。
【0087】
エラストマーウエブの例の所望の弾性挙動を特徴付けるのに特に好ましい方法において、破断の仕事(work to break)の特性を決定するために下記の分析方法によるノッチ付き引張り試験が用いられた。破断の仕事は、本質的にはゼロ歪から破断まで歪を与えている間に生じた応力−歪曲線の下にある面積である。この分析方法は次に概略されているように、エラストマーウエブの例のノッチ感受性及び延伸中のノッチ生長反応による破滅的破損に抵抗するその能力を理解する上で特に有用なものとして選ばれた。本発明のエラストマーウエブサンプルの例は、40Kg−mm以上の平均の破断の仕事を要した。例として、三次元ウエブの例を形成するために用いられた非開口平面同時押出しフィルムのサンプルが同じ分析方法でテストされた時、これらは約8Kg−mm平均の破断の仕事を要した。
【0088】
分析方法
次に代表的分析方法を示すが、これは本発明による多孔質エラストマーウエブの性能を測定するのに適していることが分かっているものである。
【0089】
ノッチ付き引張り試験
この試験方法は、ASTM D882−83に基づいており、ノッチ付き開口フィルム又はウエブの破断の仕事の特性を測定するものである。この方法は、広い範囲のポリマーフィルム、ウエブ、及び複合材構造に適用しうる。
【0090】
ハードウエア要素
電子引張り試験機:目盛り付き(calibreted)万能定速度引張り伸び及びデータ収集能力を備えた引張り試験機が必要である。この試験機は、ロードセル容量の25〜75%内で引張り負荷を測定し、データ収集を容易にするのに適したロードセルを備えていなければならない。この試験機には、テストにおけるウエブの破損がウエブ内に発生するのであって、グリップ点には発生しないようにウエブ試験用に設計されたグリップジョーを備えていなければならない。適切な装置はこの技術でよく知られており、マサチューセッツ州カントン(Canton, MA)のインストロン・エンジニアリング社(Instron Engineering Corp.)、又はミネソタ州エデンプレーリー(Eden Prairie, MN)のシンテック−MTSシステムズ社(SINTECH-MTS Systems Corp.)から入手することができる。
【0091】
ソフトウエア要素
破断の仕事の計算:破断の仕事の計算のためのソフトウエアを利用することができる。このソフトウエアは、引張り試験機の応力/歪曲線のアウトプットの下の面積を計算するものであり、これはこの技術で知られている様々な方法で実施することができる。例えば破断の仕事の値は、引張り試験機によって生じる応力/歪曲線に対して積分する(integrating)ことによって計算することができる。もうひとつの方法において、破断の仕事は幾何学曲線の下の面積を見つけるために、この技術で知られている多くの方法のどれかで筆算することもできる。
【0092】
装置使用及びテストサンプルの準備
クロスヘッド速度:20インチ/分。
【0093】
ゲージ長:ウエブ材料のサンプルは、ゲージ長2インチの1インチ幅のストリップとして調製される。
【0094】
ノッチ付け:ウエブ材料の各サンプルは、新しいかみそりの刃でノッチ付けされる。これは、ゲージ長の真中の近くの開口部において1/2インチ長さの横断方向スリットを作ることによってなされる。
【0095】
手順
ノッチ付きウエブサンプルを、目盛り付き引張り試験機のジョーに挿入し、サンプル中のあらゆるゆるみを取り除くように負荷する。ついでノッチ付きサンプルを破損するまで引張る一方、データ収集装置は応力/歪データを記録し、破断の仕事の計算が完成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】共に譲渡された米国特許第4,342,314号に一般に開示されている種類の従来技術のポリマーウエブの拡大された一部セグメント斜視図である。
【図2】ポリマーフィルムのふたつの層(このうちの少なくともひとつはエラストマー性である)を有する本発明の好ましいエラストマーウエブの拡大された一部セグメント斜視図である。
【図3】図2に一般に示されている種類のウエブのさらに拡大された部分図であるが、本発明のもうひとつのエラストマーウエブのウエブ構成をより詳細に示している。
【図4】エラストマー層がふたつのスキン層間に挿入されている本発明のエラストマーウエブの好ましい多層フィルムの拡大横断面図である。
【図5】本発明のもうひとつのエラストマーウエブの第一表面の平面に突出している開口形状の平面図である。
【図6】図5の断面線6−6に沿う相互連結部材の拡大横断面図である。
【図7】図5の断面線7−7に沿う相互連結部材のもうひとつの拡大横断面図である。
【図8A】図8Aは、特定の張力状態にある本発明のエラストマーウエブの開口部の横断面の概略図である。
【図8B】特定の張力状態にある本発明のエラストマーウエブの開口部の横断面の概略図である。
【図8C】特定の張力状態にある本発明のエラストマーウエブの開口部の横断面の概略図である。
【図9】約1平方mmの開口部の規則正しいパターンを有する本発明のエラストマーウエブの第一表面を示す拡大光学顕微鏡写真である。
【図10】非ストレッチ状態における図9に示されているエラストマーウエブの第二表面の拡大走査電子顕微鏡写真斜視図である。
【図11】約100%歪までの張力がかけられた図9に示されているエラストマーウエブの第二表面の拡大走査電子顕微鏡写真斜視図である。
【図12】延伸及び回復後に形成されたしわを示す本発明のエラストマーウエブの開口部の拡大走査電子顕微鏡写真斜視図である。
【図13】本発明のエラストマーウエブを備える使い捨て衣類の一部セグメント斜視図である。
【図14】使い捨て衣類用サイドパネルの好ましい実施形態の簡略一部セグメント図である。
【図15】図2に示されているウエブ構造を形成するために一般に用いうるラミネート構造の簡略一部分解斜視図である。
【図16】図15に一般に示されている種類の平面ラミネート構造を、所望の曲率半径まで巻いて、その自由端を互いに接合することによって形成された管状部材の斜視図である。
【図17】一般に本発明によるエラストマーフィルムをデボス及び穿孔するための好ましい方法及び装置の簡略概略図である。
【図18】本発明のもうひとつのエラストマーウエブの拡大された一部セグメント斜視図である。
【図19】断面線19−19に沿う図18のウエブの拡大横断面図である。

Claims (6)

  1. エラストマー性部分を備えている衣類であり、前記エラストマー性部分は連続的第一表面と不連続的第二表面とを有する多孔質巨視的膨張三次元エラストマー性ウエブを備えており、前記第一表面と前記第二表面は互いに離れている平面内に位置しており、前記エラストマー性ウエブは、第一サイド部と第二サイド部を有する少なくともひとつのエラストマー性層と、前記エラストマー性層のひとつのサイド部に接合されている前記エラストマー性層よりも弾性が小さい少なくともひとつの弱エラストマー性スキン層とを備えており、前記エラストマー性ウエブは前記第一表面に作用する歪誘発応力を前記第二表面から逃がすための上向き凹形状断面の多数のエラストマー性相互連結部材を備えており、前記相互連結部材は前記第一表面内の少なくともひとつの第一開口部を規定すると共に前記第二表面の方向に延びている相互連結側壁部分を有しており、前記相互連結側壁部分は終了して前記エラストマー性ウエブの第二表面内に引裂き開始部位を有している少なくともひとつの第二開口部を形成しており、前記エラストマー性ウエブが歪誘発応力を受けたとき、前記ウエブ上の前記応力は、少なくとも前記第二表面がもはや前記第一表面の前記面から離れていなくなるまでは、前記第二開口部内の前記引裂き開始部位から逃げる、エラストマー性部分を備えている衣類。
  2. 前記衣類が使い捨てである、請求項1に記載の衣類。
  3. 前記使い捨て衣類が使い捨て吸収物品を備えている、請求項2に記載の衣類。
  4. 前記使い捨て衣類が使い捨ておむつである、請求項3に記載の衣類。
  5. 前記使い捨ておむつがエラストマー性サイドパネルを備えており、前記サイドパネルが前記エラストマー性ウエブを備えている、請求項4に記載の衣類。
  6. 前記エラストマー性サイドパネルが多孔質不織材料を更に備えており、前記エラストマー性ウエブと前記多孔質不織材料が複合材ラミネートを構成している、請求項5に記載の衣類。
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