JP4440785B2 - 吸収性物品において使用するためのアパーチャ付き材料及びこのアパーチャ付き材料を形成する方法 - Google Patents

Description

本願は、２００２年１２月２０日に出願された米国仮出願番号第６０／４３５９４２号明細書の利益を主張する。前の出願の開示は本願の開示の一部であると考えられる（かつ引用により本願の開示に組み込まれる）。

本発明は、三次元熱可塑性フィルムの形成、特にマイクロテクスチャ及びマイクロアパーチャを備えたフィルムに関する。

背景技術
ポリオレフィンフィルムに布状のテクスチャを形成することはいつでも必要とされてきており、この布状テクスチャ自体は、三次元にアパーチャ形成された流体搬送構造になることができる。過去には、このテクスチャ形成は、フィルムの表面から突出した複数のマイクロアパーチャを形成することによって達成された。この脆いマイクロテクスチャは、従来技術に記載されているように水成形又は真空成形を用いることにより形成することができる。しかしながら、マイクロテクスチャ形成が完了すると、流体がフィルムを通ってその下側にある吸収層に到達するようにする三次元（３Ｄ）のファンネル状の開口を、マイクロテクスチャを破壊することなく形成することは困難である。水穿孔又はニードル穿孔が試されたが、水によるアプローチは、永久に変形されかつ応力焼きなましされた開口を形成するための十分に高い温度にない。したがって、水穿孔を使用して形成された大きな３Ｄアパーチャは、アパーチャが形成されるときに応力又は圧力に曝されると再び潰れてしまう傾向がある。高温ニードルの使用も有効ではない。なぜならば、ニードルが、円錐になるようにあらゆる永久変形を提供するのに十分に高温であると、ニードルからの熱が周囲の極めてデリケートなマイクロテクスチャを溶融させる。マイクロテクスチャがマイクロアパーチャである場合、ニードルの熱に曝されることによって、マイクロアパーチャの縁部が「固まる」又は極めて固くなる。縁部がこのように固くなると、完成品の手触りが粗くなる。

このような製品を形成するためにニードルと、溝と、保護面との適合するセットを備えた熱機械的な穿孔を使用する新規の方法が本願に開示されている。さらに、本発明は、どのように一回のパスにおいて製品が、マイクロテクスチャフィルムに提供された大きな３Ｄ流体搬送穴を有することができるか、また、どのように流体搬送層が、流体をマイクロテクスチャフィルムの３Ｄファンネルから遠ざけるために流体搬送シートの下側に取り付けられるか、を開示している。このような方法によって製造された完成品は、主に、吸収性の衛生製品又は包帯における、身体に接触する、テクスチャ成形フィルムのトップシートとして使用するためのものである。さらに、この製品は、このような吸収性物品におけるサブ層又は乳幼児おむつのトップ層として使用することができる。

概要
フィルムはまず、マイクロテクスチャが形成され、次いでマイクロテクスチャを維持しながら、マクロテクスチャが形成される。マイクロテクスチャ形成は、真空成形を含む様々な手段によって行われ、マイクロアパーチャを含んでいる。マクロテクスチャ形成は、遮熱手段を備えた熱機械的な手段を含む様々な手段によって行われてよい。加熱されたピンが使用される場合、遮熱手段がマイクロテクスチャを熱から保護するので、熱がマイクロテクスチャを変形させない。

発明の１つ又は２つ以上の実施形態の詳細が添付図面及び以下の詳細な説明に記載されている。発明のその他の特徴、課題及び利点は、詳細な説明及び図面、及び請求項から明らかになるであろう。

図面の説明
図１は、フィルムにマイクロテクスチャを形成する方法の概略図である。

図２は、図１に示された方法によって形成されたマイクロテクスチャを備えたフィルムの断面図である。

図３は、フィルムにマクロテクスチャを形成する方法の概略図である。

図４は、図１及び図３の方法によって形成されるようなマイクロテクスチャ及びマクロテクスチャを備えたフィルムの断面図である。

図５は、不織布層をフィルムに結合しながらフィルムにマクロテクスチャを形成する方法の概略図である。

図６は、不織布層に隣接した、図１及び図５の方法によって形成されるようなマイクロテクスチャ及びマクロテクスチャを備えたフィルムの断面図である。

図７は、フィルムにマクロテクスチャを形成する方法の概略図である。

図８は、図１及び図７の方法によって形成されるようなマイクロテクスチャ及びマクロテクスチャを備えたフィルムの断面図である。

図９は、不織布層をフィルムと結合させながらフィルムにマクロテクスチャを形成する方法の概略図である。

図１０は、不織布層に隣接した、図１及び図９の方法によって形成されるようなマイクロテクスチャ及びマクロテクスチャを備えたフィルムの断面図である。

様々な図面における同じ参照符号は同じエレメントを示している。

詳細な説明
ここで使用される「マイクロ」という言葉は、約１８インチ離れたところから人間が見た場合に個々に識別できない個々のフィーチャを指すが、全体としてテクスチャにおける変化は識別されてよい。これに対して「マクロ」という言葉は、約１８インチ離れたところから人間が見た場合に個々に識別できるフィーチャを指す。例えば、約３０〜１００アパーチャ毎平方線形インチのメッシュを備えたマイクロアパーチャは、フィルムの表面テクスチャを変化させるが、個々のアパーチャは約１８インチ離れたところから人間の目によって個々に識別することはできない。同様に、約５〜１１ホール毎平方センチメートルの間隔を備えるマクロアパーチャは、約１８インチ離れたところから人間の目によって個々に識別することができる。

典型的には熱可塑性であるフィルム材料１０は成形スクリーン１２上に押し出される。成形スクリーン１２はマイクロテクスチャを有している。成形スクリーン１２は様々なマイクロテクスチャパターンを有していてよい。これにより、フィルム材料１０は、マイクロスコピックに３次元なフィルム１４に形成される。フィルム材料１０は、真空成形の一部としてアパーチャ形成されるか、手を加えられないままであってよい。

フィルム材料１０は、カストダイ１６又はブロウンダイから押し出された、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）と直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）との５０対５０のブレンドから成る薄膜であってよい。フィルム材料１０がまだ半溶融の、展性のある状態である間に、フィルム材料１０がスクリーン１２に合わせて成形されるように、フィルム材料１０に差圧手段、例えば真空、吹付け空気等によって圧力が提供される。圧力は図１に示されたような公知の真空成形技術によって提供されてよいが、その他の手段も可能である。スクリーン１２はフィルム材料１０にマイクロテクスチャ１６を提供する。その結果、図２に示したようにフィルムがスクリーン１２から除去されると、フィルム１４はマイクロテクスチャ１６を有し、このマイクロテクスチャは、マイクロアパーチャ、マイクロリッジ、マイクロドット、又はその他のこの分野において知られているマイクロテクスチャを含んでよい。マイクロテクスチャ１６がマイクロアパーチャである場合、マイクロアパーチャは、約３０〜約１００ホール毎線形インチ（約３０〜約１００メッシュとしても知られている）、有利には約４０〜約６０メッシュの密度を有していてよい。マイクロテクスチャ１６がマイクロアパーチャから形成されている場合、マイクロテクスチャは、触覚応答及び流体取扱い特性に対する効果を増大するために、三次元マイクロファンネルであってよい。マイクロテクスチャ１６がマイクロアパーチャから形成されている場合、マイクロアパーチャは、円形、細長い形、八角形、楕円形、六角形、長円形、矩形、正方形、又は有利なテクスチャ又は流体取扱い特性に依存するあらゆるその他の形状又はパターンであってよい。

フィルム材料は、樹脂に界面活性剤を含むか、又は界面活性剤がマイクロテクスチャフィルム１４に加えられてよい。界面活性剤は、通常は疎水性のフィルム材料の親水性を高め、以下に説明するように完成品の性能に影響する。択一的に、界面活性剤が加えられず、疎水性のフィルム材料１０が提供されてよい。

有利な実施形態において、マイクロテクスチャが形成されたフィルム１４は、三次元のマクロアパーチャ１８を形成するために熱機械的に穿孔される。マクロアパーチャ１８はフィルムにマクロテクスチャを形成するので、マクロテクスチャ及びマクロアパーチャ１８という言葉が終始使用される。遮熱手段２２により、マイクロテクスチャ１６を破壊することなくマイクロテクスチャフィルム１４を穿孔するために、加熱されたピン２０を使用することができる。遮熱手段２２が設けられていないと、加熱されたピン２０はフィルム１４の材料を軟化させ、これにより、前記のようにマイクロテクスチャ１６が破壊されるか又は加熱されたピン２０がマイクロテクスチャ１６の縁部を固くする。マイクロテクスチャフィルム１４が加熱されたピン２０によって十分に加熱されると、マイクロテクスチャ１６は溶けてフィルムに戻ってしまい、スクリーン１２によって形成されたテクスチャが損失される。図３、図５、図７及び図９に示された遮熱手段２２は、フィルムよりも高い融点を有する遮熱材料２６、例えばポリプロピレン不織布であり、この遮熱材料は、マイクロテクスチャフィルム１４と、加熱された穿孔ピン２２を有するドラム２４との間の穿孔ニップ３０を通過する。遮熱材料２６の２つの有効な例は、Spun-Meltblown-Spun 19gsm 及びThermo-bonded Carded 24gsmとしてこの分野において知られている不織布である。遮熱材料２６として使用されるのに適当な不織布材料の選択は、フィルム材料１０よりも高い融点を有する不織布であることに基づくべきである。その他の遮熱手段は、冷却サイクルと、冷却されたドラム／加熱されたピン配列、及び様々な流体冷却手段を備えた連続的なループにおいて走行することができるその他の様々な材料を含む。

図３に示された熱機械的な穿孔ユニットは、ニップ３０を形成するために加熱されない雌ロール２８と組み合わされた加熱されたピン２０を使用する。マイクロテクスチャフィルム１４及び前記遮熱材料２６がニップ３０に供給され、加熱されたピン２０が、マイクロテクスチャフィルム１４に三次元のマクロアパーチャ１８を形成する。アパーチャの形状はピン２０とロール２８との関係によって決定される。この有利な実施形態のマクロアパーチャ１８は、約４〜約１５ホール毎平方センチメートル、有利には約５〜約１２ホール毎平方センチメートルの密度を有している。マクロアパーチャ１８は、フィルム１４の上面から、フィルム１４の初期の厚さよりも大きな距離だけ間隔を置かれた下面まで延びた円錐に形成されてよい。円錐のテーパは、雌ロール２８と加熱されたピン２０との形状に依存する。フィルム１４と、加熱されたピン２０と、雌ロール２８とが移動する相対速度に応じて、マクロアパーチャ１８は円形又は細長い形になる。

ニップ３０において形成されるマクロアパーチャ１８に対する一貫性を維持するために、雌ロール２８の温度は制御される。温度制御では、所望の結果を得るために必要に応じて冷却又は加熱する。例えば、３０℃の作動温度は、幾つかの環境においては冷却を必要とし、他の環境においては加熱を必要とする。

有利な実施形態のフィルム３２は、図４及び図８に示したように、真空成形されたマイクロテクスチャ１６と熱機械的に形成されたマクロテクスチャ１８とを有している。図２のマイクロテクスチャフィルム１４は、約２５ミクロンの厚さを有しているのに対し、図４及び図６のフィルム３２の厚さは、約４００ミクロン〜約１５００ミクロン、有利には約８００ミクロン〜１３００ミクロンである。この有利な実施形態のフィルム３２は、マイクロテクスチャ１６によって提供された所望のテクスチャと、マクロテクスチャ１８によって提供された弾性的な構造とを有する。

図５及び図９に示されているように、湿気逃がし不織布等の第２の材料３４が熱機械的な成形手段のニップ３０に供給され、同時に第２の材料３４をフィルム層１４に接着し、これにより複合材料３６を形成する。第２の材料３４はフィルム層１４と雌ロール２８との間に位置決めされるので、マイクロテクスチャ１６は依然として露出させられている。加熱されたピン２０はマクロアパーチャ１８において第２の材料３４を穿孔する。この形式において、図６に示したように、裏側に湿気逃がし材料が配置されたマイクロアパーチャフィルムの触り心地及び流体取扱い能力と、第２の材料３４によって妨害されないマクロアパーチャ１８の流体取扱い能力とを有する複合材料３６が形成される。第２の材料３４は湿気をフィルム層１４から逃がすのに効果的であり、これにより、ウェットバックパフォーマンスを改良する。

図４と図８、又は図６と図１０とを比較すると分かるように、マイクロテクスチャ１６がマイクロアパーチャであり、マイクロアパーチャは、図８及び図１０に示したようにマクロアパーチャと同じ方向に延びているか、又は図４及び図６に示したようにマクロアパーチャ１８とは反対方向に延びている。

吸収性物品は通常、身体に対面するトップシートと、トップシートとは反対側のバックシートと、トップシートとバックシートとの間に配置された吸収性心材とを有している。さらに、現在の吸収性物品は、トップシートと吸収性心材との間に中間層を有していてよい。フィルム３２又は複合材料３６は、吸収性物品におけるトップシート又は中間層として使用されてよい。

性能測定
様々な材料が、比較トップシート材料に対するトップシートとして試験された。比較材料のうちの１つは、Procter & Gamble 社の衛生ナプキン商品“Lines Petalo Blu”において使用された水成形されたトップシートであり、ここでは“HFF”と呼ばれる。別の比較材料は、SCA社の衛生ナプキン商品“Nuvenia Liberesse”において使用された不織布疎水性トップシートであり、ここでは“NW”と呼ばれる。種々異なる例のために使用された材料は以下の通りである：
例１：親水性フィルム材料１０における６０メッシュマイクロアパーチャと、約５．６アパーチャ毎平方センチメートルの間隔を備えたマクロアパーチャ１８とのマイクロテクスチャ１６。
例２：例１と同じであるが、４０メッシュのマイクロアパーチャを備えている。
例３：例１と同じであるが、疎水性フィルム材料１０を備えている。
例４：例２と同じであるが、疎水性フィルム材料１０を備えている。
例５：例１と同じであるが、２５グラム毎平方メートルのエアースルーボンデッド不織布（ＡＴＢ２５ＲＡＭ）の第２の材料３４を備えている。
例６：例２と同じであるが、２５グラム毎平方メートルのエアースルーボンデッド不織布（ＡＴＢ２５ＲＡＭ）の第２の材料３４を備えている。
例７：例５と同じであるが、約１１アパーチャ毎平方センチメートルの間隔を備えたマクロアパーチャ１８を備えている。
例８：図６と同じであるが、約１１アパーチャ毎平方センチメートルの間隔を備えたマクロアパーチャ１８を備えている。

ストライクスルーは、トップシートを通る吸収性物品への吸収率の測定であり、以下に示されるように完成品において行われた。もとの材料の試料を試験する場合を除いては、ストライクスルーを試験するために、もとのトップシート材料は物品から除去され、試験されるべきトップシート材料と交換される。次いで、物品は、月経内部合成溶剤（ＭＩＳＳ）の１０ｍｌの試料が提供され、ストライクスルー時間が、欧州不織布協会（ＥＤＡＮＡ）推奨試験法（ＥＲＴ）の１５０．５−０２液体ストライクスルー時間試験法に記載されているようなリスター（Lister）装置を使用して記録される。ストライクスルーの値がより小さいほど、迅速な吸収を意味し、ほとんどの吸収性物品において望まれている。

ウェットバックは、前記のストライクスルー試験において使用された同じ試料において測定される。ストライクスルーが測定された後、試料は試験装置から注意深く除去され、平面上に配置される。１０ｃｍ×１０ｃｍの面を備えた４ｋｇのおもりが、３分間試料の提供領域上に配置される。３分経過するとおもりは除去され、５つの予め重量測定されたピックアップペーパーが提供領域に被せられ、おもりがピックアップペーパーに載置される。２分経過するとおもりは除去され、ピックアップペーパーが除去され、再び重量が計測される。ピックアップペーパーによって得られた重量が、ウェットバックとして報告される。この方法は、ＥＤＡＮＡ推奨試験法（ＥＲＴ）の１５０．３−０２ウェットバック試験に基づく。ウェットバックの数値がより小さいほど、より完全な吸収と、提供面へのより少ない漏れとを意味し、ほとんどの吸収性物品において望まれている。

以下のデータは、前記方法の下で試験された“Lines Petalo Blu”物品において行われた試験を表している。

以下のデータは、前記方法によって試験された“Nuvenia”物品において行われた試験を表している。

上の結果から分かるように、全ての例は、吸収性物品において使用されたもとのトップシート材料よりも改良されたことを示した。

本発明の特定の実施形態が例示及び説明されたが、発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々なその他の変更及び修正を行うことができることが当業者に明らかになるであろう。したがって、添付の請求項は、本発明の範囲であるこのような全ての変更及び修正を含む。

図１は、フィルムにマイクロテクスチャを形成する方法の概略図である。 図１に示された方法によって形成されたマイクロテクスチャを備えたフィルムの断面図である。 フィルムにマクロテクスチャを形成する方法の概略図である。 図１及び図３の方法によって形成されるようなマイクロテクスチャ及びマクロテクスチャを備えたフィルムの断面図である。 不織層をフィルムと結合しながらフィルムにマクロテクスチャを形成する方法の概略図である。 不織層に隣接し、図１及び図５の方法によって形成されるようなマイクロテクスチャ及びマクロテクスチャを備えたフィルムの断面図である。 フィルムにマクロテクスチャを形成する方法の概略図である。 図１及び図７の方法によって形成されるようなマイクロテクスチャ及びマクロテクスチャを備えたフィルムの断面図である。 不織層をフィルムと結合させながらフィルムにマクロテクスチャを形成する方法の概略図である。 不織層に隣接し、図１及び図９の方法によって形成されるようなマイクロテクスチャ及びマクロテクスチャを備えたフィルムの断面図である。

符号の説明

１０ フィルム材料、 １２ 成形スクリーン、 １４ フィルム、 １６ カストダイ、 １６ マイクロテクスチャ、 １８ マクロアパーチャ、 ２０ ピン、 ２２ 遮熱手段、 ２４ ドラム、 ２６ 遮熱材料、 ２８ 雌ロール、 ３０ ニップ、 ３２ フィルム、 ３４ 第２の材料、 ３６ 複合材料

Claims (17)

1. 成形フィルム（３２，３６）を製造する方法において、
   ａ．樹脂がマイクロテクスチャを備えたフィルム（１４）を形成するように、マイクロテクスチャが付与された成形スクリーン上に樹脂を押し出し、
   ｂ．前記フィルム（１４）と、加熱された穿孔ピンを有するドラム（２４）との間の穿孔ニップに、不織布から成る遮熱材料を供給し、該遮熱材料が、前記フィルムの成形後に除去可能であり、
   ｃ．マイクロテクスチャよりも大きな三次元マクロアパーチャを形成するために、前記加熱された穿孔ピンによって前記フィルムにアパーチャを形成し、前記不織布の除去可能な遮熱材料が、マクロアパーチャの間のランドが、前記マイクロテクスチャがその形状を損失する温度にまで加熱されることを熱的に阻止することを特徴とする、成形フィルムを製造する方法。
2. 前記ピン（２０）が、前記遮熱材料（２６）を貫通しかつ前記フィルム（１４）と接触する、請求項１記載の方法。
3. 前記遮熱材料（２６）が前記フィルム（１４）に接触する、請求項２記載の方法。
4. さらに、前記マクロアパーチャの形成後に前記遮熱材料（２２）を前記フィルム（１４）から分離する、請求項３記載の方法。
5. 前記マクロアパーチャが、エンボスメントである、請求項１記載の方法。
6. 前記三次元マクロアパーチャ（１８）が円錐形である、請求項１記載の方法。
7. 三次元マクロアパーチャ（１８）の数が、４〜１５アパーチャ毎平方センチメートルである、請求項１記載の方法。
8. 前記フィルム（３２，３６）が、４００ミクロン〜１５００ミクロンの厚さを有している、請求項６記載の方法。
9. 前記マイクロテクスチャ（１６）が、三次元マイクロアパーチャ、マイクロリッジ及びマイクロドットから成るグループから選択されている、請求項１記載の方法。
10. 前記三次元マイクロアパーチャがマイクロファンネルである、請求項９記載の方法。
11. 前記三次元マイクロアパーチャの数が、１１．８２〜３９．４アパーチャ毎線形センチメートル（３０〜１００アパーチャ毎線形インチ）である、請求項１０記載の方法。
12. 前記遮熱材料（２２）が、前記フィルム（１４）よりも高い融点を有する不織布材料（２６）を含む、請求項１記載の方法。
13. 前記不織布材料（２６）がポリプロピレンである、請求項１２記載の方法。
14. 前記アパーチャ形成が、前記マイクロテクスチャを有するフィルム（１４）を、加熱された穿孔ピンを有するドラム（２４）と冷却されたドラム（２８）との間に存在するニップに通過させることによって達成される、請求項１記載の方法。
15. さらに、前記ニップ（３０）に第２の材料（３４）を通過させ、この場合、前記遮熱材料（２２）が前記フィルム（１４）の第１の側に位置し、前記第２の材料（３４）が前記フィルム（１４）の第２の側に位置するようになっている、請求項１記載の方法。
16. 前記第２の材料（３４）が不織布である、請求項１５記載の方法。
17. 前記第２の材料（３４）が、複合材料を形成するために、アパーチャ形成によって前記フィルム（１４）に接着されかつ一緒にアパーチャ形成される、請求項１６記載の方法。

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