JP4739026B2 - ポリマーウェブをエンボス加工及びデボス加工にするための成形用構造体 - Google Patents

Description

本発明は、アパーチャを表すポリマーウェブを製造するための成形用構造体に関する。より具体的には、本発明は、使い捨て吸収体において身体に面するトップシートとして使用可能である３次元のポリマーウェブを製造するための成形用構造体に関する。

熱可塑性フィルムのリボン又はウェブを巻き戻す、送る、デボス加工する若しくはエンボス加工する、及び／又は穿孔する、並びに巻き直すための様々な手段を含む装置が先行技術に開示されており、例えば、次を参照されたい：米国再発行特許第２３，９１０号、「非平坦フィルムを生産するための方法及び装置」（Method of And Apparatus For Producing Textured Films）（Ｌ．Ｈ．スミス（L.H.Smith）ら、１９５４年１２月１４日発行）、米国特許第３，０５４，１４８号、「穿孔熱可塑性シートの生産プロセス」（Process Of Producing A Perforated Thermoplastic Sheet）（Ｗ．Ｆ．ジメルリ（W.F.Zimmerli）、１９６２年９月１８日発行）、及び米国特許第２，５６７，２７５号、「熱可塑性材料に浮き出し模様を付ける装置及び方法」（Apparatus And Method Of Goffering Thermoplastic-tic Materials）（Ｒ．コロンボ（R.Colombo）、１９５１年９月１１日発行）。同様に、米国特許第３，６７４，２２１号、「フィルムのリボンの動的な応力−ひずみ試験」（Dynamic Strain Testing Of Ribbons Of Film）（コーンラッドＥ．リーマースマ（Coenraad E.Riemersma）、１９７２年７月４日発行）も参照されたい。

先行技術は、穿孔した部材を製造する様々な方法も開示しており、例えば、次を参照されたい：米国特許第３，４５３，７１２号、「多孔質ロールを製造する方法」（Method Of Making A Porous Roll）（Ｒ．Ｇ．マッケンドリック（R.G.MacKendrick）、１９６９年７月８日発行）、米国特許第３，６１３，２０８号、「真空ワークホルダ又はつかみ用穿孔パネルを組立てる方法」（Method Of Fabricating A Perforated Panel For A Vacuum Work-Holder Or Chuck）（Ｈ．Ａ．セバーグ（H.A.Seberg）ら、１９７１年１０月１９日発行）、及び米国特許第３，２４７，５７９号、「回路組立て方法」（Circuit Fabrication Method）（Ｌ．Ｈ．カターモール（L.H.Cattermole）ら、１９６６年４月２６日発行）。

改善された触感を有する３次元のポリマーウェブを与える方法及び装置が、米国特許第４，１５１，２４０号、「熱可塑性フィルムの連続するリボンをデボス加工及び穿孔するための方法」（Method for Debossing and Perforating a Running Ribbon of Thermoplastic Film）（ルーカス（Lucas）ら、１９７９年４月２４日発行）、及び米国特許第４，６０１，８６８号、「熱可塑性フィルムの連続するリボンに３次元の繊維様外観及び触感を付与する方法」（Method of Imparting a Three-Dimensional Fibr-Like Appearance and Tactile Impression to a Running Ribbon of Thermoplastic Film）（レーデル（Radel）ら、１９８６年７月２２日発行）に開示されている。

柔軟で絹のような触感を表すポリマーウェブを製造する他の方法及び装置が開示されている。例えば、米国特許第４，６０９，５１８号及び米国特許第４，６２９，６４３号（どちらもクロ（Curro）ら、各々１９８６年９月２日及び同年１２月１６日発行）は、各々、大きいアパーチャ及び複数のごく小さいアパーチャを有するポリマーウェブを成形する装置を開示している。

上述の参考資料は、成形用構造体又はスクリーンと呼ばれることが多い支持枠組み上でポリマーフィルムをエンボス加工又はデボス加工するための様々な方法及び装置を表している。特に、これら参考資料の多くは、水又は熱風の噴射など、流体を当てた時ポリマーフィルムが適合できる複数のアパーチャを規定する相互連結網目状組織を含む円筒の金属スクリーンを使用することを開示している。複数のアパーチャは、例えば水が通過できる、スクリーンを貫く相対的に広い開放面積を提供する。ポリマーフィルムのウェブに高圧液体の噴射又は流れを当てるためにそのようなスクリーンを使用する１つの例が、米国特許第４，７７８，６４４号（クロ（Curro）ら、１９８８年１０月１８日発行）に開示されている。

上記で開示したタイプの金属の成形用構造体、例えばスクリーンには、耐用年数が相対的に短いという欠点がある。すなわち、相対的に薄い相互連結網目状組織（フィルム成形に充分な開放面積を提供するのに必要）のために、連続する環状プロセスでスクリーンに高圧水の噴射をかけることを伴う商業プロセスで使用される時、先行技術のスクリーンの耐用年数は限られる。例えば、上述のレーデル（Radel）の特許で開示されたタイプの金属スクリーンは、製造費用が非常に高いので、その上で製造された製品のコストは、限られた耐用年数によりマイナスの影響を受ける。限られた耐用年数は、スクリーンが、回転して高圧液体の噴射を通過する円筒の成形用構造体の一部分である時に、経験する環状の応力／緩和による現在のスクリーンの疲労破損によるものであると考えられる。

それ故に、３次元の成形されたフィルムウェブを製造するのに有用な、より耐久性のある成形用スクリーンの必要性がある。

二次成形されたポリマーフィルムを製造するための装置において使用するための成形用構造体が開示され、同前記成形用構造体は、複数のアパーチャを規定する相互連結部材の網目状組織を含み、前記アパーチャは、百分率による第１開放面積を規定する模様をなして離間される第１部分、中実で、アパーチャがなく、開放面積が０％である第２部分、第１部分と第２部分との間でこれらの部分を接合する推移部である第３部分を含み、推移部分は、百分率による第２開放面積を表し、百分率による第３部分の第２開放面積は、百分率による第１部分の第１開放面積より小さい。

本明細書は、本発明の主題を特定して指摘し明確に請求する特許請求の範囲により結論とするが、本発明は添付図面と共に考慮される以下の説明により、更によく理解されると考えられる。

図１は、高圧水の噴射を使用して、成形された３次元のポリマーウェブを生産するための、米国特許第４，７７８，６４４号に教示した方法を描写する単純化した断面模式図である。この装置は、本発明の改造された成形用構造体が利用可能なタイプを表している。簡潔には、図１に示されている装置では、ポリエチレンなどのポリマー材料からなる実質的に平面的なフィルムのウェブ４１０が、供給ロール４０１から、形成ドラム４１８の表面の上まで送られ、同ドラムの周りで成形用構造体４１５が、入ってくるウェブと実質的に同じ速度で連続して回転する。本発明の主題は、この成形用構造体４１５である。

形成ドラム４１８は好ましくは、移動する成形用構造体４１５に関して好ましくは静止している、内部にある真空室４１９を含む。真空室の第１入口４３５の始端部及び終端部各々とほぼ一致する１対の静止真空シール４２１、４２２が、回転する成形用構造体４１５の最も内側の面と第１真空室入口４３５との間の封止を設けるために使用される。もう１対のシール４３２、４３３が、回転する成形用構造体４１５の最も内側の面と第２真空室入口４５０との間に同様の封止を設ける。第２真空室入口４５０は、形成ドラム４１８の、フィルムのウェブ４１０でブロックされない領域に位置する。

第１真空室入口４３５の反対側に、ポリマーフィルムの実質的に平面的なウェブ４１０が形成ドラムの中間真空シール４２１、４２２の領域を横切る時に流体圧力差を同ウェブに加えるために設けられた手段があるのが好ましい。図解されている実施形態では、流体圧力差アプリケータ手段は、移動するポリマーウェブ４１０の全幅を実質的に均一に横切って水などの高圧液体の噴射４７０を放出する高圧液体ノズル４６５を含む。水は好ましくは、少なくとも約３５０Ｎ／ｃｍ²（５００ｐｓｉｇ）、最も好ましくは少なくとも約７００Ｎ／ｃｍ²（１，０００ｐｓｉｇ）の圧力で当てられる。水はまた好ましくは、入ってくるポリマーウェブの変形温度範囲より低い高温で当てられ、同ウェブは全プロセスにわたって実質的に固体状のままである。これが、入ってくるウェブの物理的特性及び施されたサーモメカニカル処理を保存する。

他の詳細は、図１に示されている装置に関して米国特許第４，７７８，６４４号に開示されており、同特許は、図１に概ね示されているように、冷却水４８０の連続するフィルムを、低圧液体ノズル４７５によりウェブ４１０の露出面に当てることを含む。水は好ましくは、フィルムを成形用構造体４１５から取り除く前ではあるが、高圧液体噴射４７０によるその成形後にフィルム上に溢れ出る。もう１つの真空室入口４５０が、中央にある真空マニホルド４１９に設けられている。この第２真空室入口４５０は、形成ドラム４１８の、成形用構造体４１５がフィルムのウェブ４１０で妨げられない領域に設けられている。第２真空入口４５０は、成形用構造体を冷却するために、また形成ドラム４１８及び高圧液体ノズル４６５を取り囲むキャビネット４８５の内部の通風／冷却を供給するために、回転する成形用構造体４１５を通過する真空誘導空気流を再度もたらす。最後に、ウェブの経路は、図１に概ね示されているように、キャビネット４８５の内側で向き直されて、キャビネットを通過するできるだけ最短の横断をもたらす。特に、未加工の平坦なポリマーウェブ４１０が、入口の溝４８７を通ってキャビネットに入り、静止形成ドラム４１８の周辺部の概ね半分辺りで成形用構造体４１５を回転させることにより運ばれ、またその後、最終乾燥のために、また巻き直し又は最終用途の適用のどちらかのためにアイドラロール４８９及び４９２により取り出される。ウェブがアイドラロール４８９、４９２間を通過する時、１対の対向するゴムブレード４９０、４９１が、ウェブ４１０上でスキージのような動作をひき起こすことによりウェブを大量に脱水する。図１に示されている方法に従ってウェブの経路を決定すると、低圧液体ノズル４７５により当てられる冷却水のフィルム４８０で冷却された後、ウェブが再び熱くなるのが最小化される。

水温を変える効果と、高圧液体ノズル４６５の好ましい構造及び配置とに関する他の詳細は、米国特許４，９６５，４２２号及び同４，６０９，５１８号（クロ（Curro）ら、１９８６年９月２日発行）に記載されており、これらを参考として本明細書に組み込む。

図２は、図１の装置の成形用構造体４１５の代わりに使用可能な、本発明の円筒の成形用構造体１を示している。成形用構造体１は、成形面、すなわち、ポリマーウェブをそれと接触させて成形するために使用される外側面２と、成形操作中にポリマーウェブと通常は接触しない内側面５とを有する。成形用構造体１は、不連続な複数の別個のアパーチャ、例えばアパーチャ４を規定する金属の相互連結部材６（図２に示さず）の連続網目状組織を含む。

図３及び図４は各々、先行技術の成形用構造体の拡大した一部分と、本発明の成形用構造体の拡大した一部分とを示し、本発明の態様をより明確に示している。どちらにおいても、丸い円筒の成形用構造体が考察されているが、この形が回転ドラムプロセスにおいて有用であるためである。

図３に示されるように、アパーチャ４を規定する相互連結部材６の模様は、模様付きの第１区域１０から模様なしの第２の、すなわち、中実区域１２まで、線８で示される想像線に沿って突然終わる。丸い円筒の成形用構造体上で模様付き区域１０及び中実区域１２は各々、円筒形であると考えられ、またそれ自体が円形である相対的に細い、突然の線８で接合されてもよい。使用中、模様付きの第１区域１０と模様なしの第２区域１２との間の、概ね線状の突然の推移線８に対応する成形用構造体の部分で、成形用構造体の破損が起こることがわかる。線８に対応する部分として概ね示される、この部分に沿う破損は、模様付き区域１０から模様なし区域１２までの相対的に突然の推移により生じる応力集中によるものであると考えられる。特に成形が高圧液体噴射による時、３次元のポリマーウェブを成形する環状の性質は、結果として環状の金属疲労及び対応する破損を招く。

これと対照的に、図４に見られるように、本発明の成形用構造体１は、模様付き第１区域１０と模様なし第２区域との間の、概ね線状の突然の推移を取り除くことにより、金属の成形用スクリーンにおける疲労破損の問題を解決する。示されるように、模様付き区域１０及び模様なし区域１２に加えて、成形用構造体１は、アパーチャ４の、いわば徐々の段階的導入を含む推移部分１４である第３部分を有する。円形の線、例えば線８よりも、本発明の推移部分１４は、帯として、又は模様付き第１区域１０及び模様なし第２区域１２の両方に接合するもう１つの円筒部分として、より正確に説明される。

それ故に、１つの実施形態では、成形用構造体１は、二次成形されたポリマーフィルムを製造するための装置において使用するための成形用構造体として説明されてもよく、同成形用構造体は円筒形の管であり、またアパーチャ４を規定する相互接続部材６の網目状組織を含む第１円筒部分１０、中実で、アパーチャのない第２円筒部分１２、及び第１部分と第２部分との間でこれらの部分を接合する推移部である第３円筒部分１４を含み、第２部分から第１部分まで見る時、推移部分は、増加するアパーチャ数を規定する相互連結部材の増加数を表す。

用語「連続する」が相互連結部材６を説明するために本明細書において使用される時、相互連結部材６の中断しない特質を指す。故に、相互連結部材６の通路を単にたどることにより、第１面２から離れることなしに、第１面２上のどの箇所からでも第１面２上の他のどの箇所にも到達可能である。逆に、本明細書において使用されるように、用語「不連続な」が別個のアパーチャ４を説明するために使用される時、その複数のアパーチャ４の断続的な特質を指す。

図５〜図７は、本発明の成形用構造体１のための、上述の第１部分、第２部分、及び第３部分の模様の更なる変化形を示している。図５〜図７の各々において、長い破線内の部分は、推移区域、例えば図２における円３内に示される区域での、成形用構造体の一部分の代表的な模様であることを意味する。

図５に示されているように、相互連結部材６上の模様は、第１部分１０（これは、円筒の成形用構造体１上にある時、円筒の部分であってもよい）において、概ね涙形を有するアパーチャ４を規定する。同様に、第２区域１２にはアパーチャ４がない。図５に示されている実施形態では、推移部分１４は複数の円形のアパーチャを含み、第２部分１２から第１部分１０まで見る時、円形のアパーチャの数及び空隙部は変化し、段階的に導入され、アパーチャの数が増加する。

実際の実施形態では、図５に示されている模様は、推移部分１４が、示されるようなｘ軸線に沿って測定される寸法で約２５ｍｍ（約１インチ）であることを特徴とする。（ｙ軸線は、図２に示されているような管状の成形用構造体の周方向に対応している。）このデザインでは、第１部分１０において涙形のアパーチャを含み、各アパーチャは、約２ｍｍ²の面積を有する。示されている実施形態では、第３の推移部分１４は、開放面積における３つの別個の変化を表し、第１部分１０における最初の涙形のデザインと比較する時、各々の開放面積は２５％ずつ減少している。示されている模様は完全な３６０°の繰り返しを可能にし、これは、図２に示されているタイプなど、管状の成形用構造体にとって重要である。

図６に示されているアパーチャの模様は、涙形のアパーチャが第３の推移部分１４で維持されていることを除いて、図５のものと同様である。百分率による開放面積は、推移部分１４の３つの別個の区域で減少し、図６に示されているようにｘ軸線に沿って右から左へ見る時、減少は２５％、３８％、及び６３％である。示されている模様は完全な３６０°の繰り返しを可能にし、これは、図２に示されているタイプなど、管状の成形用構造体にとって重要である。

図７に示されているアパーチャの模様は、図７に示されているようにｘ軸線に沿って右から左に見る時、推移部分１４の３つの別個の区域における減少が２５％、５０％、及び７５％であることを除いて、図６のものと同様である。示されている模様は完全な３６０°の繰り返しを可能にし、これは、図２に示されるタイプなど、管状の成形用構造体にとって重要である。

それ故に、別の実施形態では、成形用構造体１は、二次成形されたポリマーフィルムを製造するための装置において使用するための成形用構造体として説明でき、同成形用構造体は、百分率による第１開放面積を規定する模様をなして離間されるアパーチャ４を規定する相互連結部材６の網目状組織を含む第１部分１０、中実で、アパーチャがなく、開放面積が０％である第２部分１２、及び第１部分と第２部分との間でこれらの部分を接合する推移部である第３部分１４を含み、推移部分は、百分率による第２開放面積を表し、百分率による第３部分１４の第２開放面積は、百分率による第１部分１０の第１開放面積より小さい。

「発明を実施するための最良の形態」において引用されるすべての文献は、その関連部分において本明細書に参考として組み込まれるが、いずれの文献の引用も、それが本発明に対する先行技術であることを認めるものと解釈されるべきではない。

本発明の特定の実施形態を例示し記載したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び修正を実施できることが、当業者には自明であろう。したがって、本発明の範囲内にあるそのようなすべての変更及び修正を、添付の特許請求の範囲で扱うものとする。

米国特許第４，７７８，６４４号に概ね開示されたタイプの装置。 共に譲渡された米国特許第４，６２９，６４３号に概ね開示されたタイプの先行技術のポリマーウェブを拡大し、部分的にセグメント化した斜視図。 先行技術の成形用構造体の一部分の、拡大した部分的斜視図。 本発明の成形用構造体の一部分の、拡大した部分的斜視図。 本発明の成形用構造体の１つの実施形態の一部分の略図。 本発明の成形用構造体の別の実施形態の一部分の略図。 本発明の成形用構造体の別の実施形態の一部分の略図。

Claims (1)

1. 二次成形されたポリマーフィルムを製造するための装置において使用するための円筒形の管である成形用構造体であって、以下のａ、ｂ、ｃを特徴とする円筒形の管である成形用構造体。
   ａ．第１部分は、アパーチャを規定する相互連結部材の網目状組織を含み、前記アパーチャは、百分率による第１開放面積を規定する模様をなして離間される；
   ｂ．中実で、開口がなく、開放面積が０％である第２部分；及び
   ｃ．前記第１部分と前記第２部分との間でこれらの部分を接合する推移部である第３部分であって、前記推移部分が、百分率による第２開放面積を表し、百分率による前記第３部分の前記第２開放面積が、百分率による前記第１部分の前記第１開放面積より小さい。

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