JP5139424B2 - ソフトな触感で排水性の優れる弾性フィルムの製作に使用される機械 - Google Patents

Description

本発明は、吸収パッド、パンティー裏地、タンポン（止血栓）等の女性用使い捨て衛生製品に関連する技術に関する。多数のその様な製品が、三次元開口を有する、細孔（ｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ）フィルムにより形成されていて消費者に接触する、側部を有することが知られている。これらの開口は、体液の通過後において乾燥していて清浄な状態を保持しながら、体液を素早く収集する。

その様な細孔フィルムの欠点は、消費者に不快感を与える、視覚的及び感触的にプラスティックの感覚である。
従って、三次元開口のあるフィルムであって、触感がソフトで織物材料と同様な外観でありながら、上記の細孔フィルムのような体液の取り扱い特性を保持する、フィルムが求められる。

現在、ミクロ（微細）孔を有するフィルムが製造されている。三次元のミクロ孔のタイプのフィルムもまた製造されており、三次元のミクロ孔は、材料の感触をソフトにする。

これらのミクロコーン（円錐体）は、加圧水技術により形成可能であるか、又は真空圧形成により形成可能である。前述の２つの方法は、既知技術である。

方法及び結果の改善は、三次元孔のマクロ（大きな）コーンの列を、ミクロ孔を含むフィルムに適用することにより実現され、その結果、製品の排水性能の改善が達成された。
マクロコーン（円錐体）の製作は、事前に製作されたミクロコーンを破壊せずに実施されなければならない。
その様な結果は、異なる方法により実現可能である。

米国特許US4839216において、米国特許US4609518のように、フィルムにおいて、形の整っていないマクロ開口の製造が開示されており、フィルムには加圧水技術を使用して、ミクロ孔が既に形成されている。
その様な方法は、マクロコーンを熱成形しないので、フィルムの排水特性は制限される。

米国特許US6780372において、熱成形されたマクロ開口の製作方法が開示されており、それによると、フィルムは、ミクロ孔の周辺区域を加熱しないで、熱成形領域において局部的に処理される。
高温の針による穴あけ技術は、既知技術であるが、マクロコーンの熱成形方法の欠点は、フィルムを硬化させる傾向があることである。
またフィルムは、針にくっつく傾向があり、切り離すのに手間がかかる。

米国特許出願US2.004.161.586において、熱溶解コーン周囲に形成された溶解材料リム（縁）の問題は、フィルムと高温針との間の直接的接触を回避するように、高溶融材料の層を介在させることにより解決する。
高溶融材料は、加工されたフィルムに比べると、機械的により弾性があり、高温針からフィルムを離すことを大いに補助する。
この最後の方法の欠点は、上記の高溶融材料の介在が、フィルムのコストの増大及び所望されない厚みの増大を意味することである。

本発明は、三次元の開口が開けられたフィルムの製造を目的としており、該フィルムは、触感がソフトで、弾性があり、艶消し仕上げされ、体液の有効で適切な処理に適しており、このことは、フィルムの上記の欠点を解消するものであり、更には、その様なフィルムを実現する方法を提供することを目的とする。

その様なフィルムは、少なくとも一方で、三次元のミクロコーンの実質的に連続するパターンを示しており、三次元のミクロコーンは、ミクロ開口が発生する表面に対して垂直で接近した軸線に従い配置される。
他方において、マクロ開口が発生する表面に対して垂直で接近した軸線に従い配置される、三次元のマクロコーンからなる連続したパターンが存在し、そこでは、上記のミクロコーン及びマクロコーンの向きは、反対である。

「ミクロコーン」という用語は、人間の目で450ｍｍ以上の距離において認識不能なコーンを意味するが、しかし「マクロコーン」という用語は、人間の目で450ｍｍより大きな距離において明確に見えるコーンを意味する。

マクロコーンは、既にミクロコーンを含む、熱可塑性フィルムにおいて熱成形されるので、方法は、ミクロコーンの過剰破壊を引き起こし得る。解決されるべき技術的問題は、事前に製作されたミクロコーンに損傷を与えずにマクロコーンを熱成形すること、及び同時に、得られたフィルムの柔らかさを維持することである。

今日適用可能な技術的解決案は、高温針技術を使用してコーンを熱成形する方法を可能にしており、フィルムをカレンダー（ｃａｌｅｎｄｅｒ）を通り強制的に通過させており、カレンダーにおいて、一方のリールには、針が設けられるが、もう一方には、穴が設けられ、各針は、もう一方のリール上で対応するスロット（穴）内に適合しており、熱成形が可能なように、穴を開けて、針とフィルムとの間の接触を強制的に実施する。

しかし、針とフィルムとの間の接触時間は、フィルム全体が軟化点付近の温度、即ち針リールからのフィルムの切り離しを妨げる条件、に達することを回避するために、非常に制限される。
針とフィルムとの間の短い接触時間は、熱可塑性フィルムを部分的に溶解させる、より高い針温度を必要とし、冷却後に、熱可塑性フィルムは、硬化して、触感が心地よくない作用を生じる。

市場が与える、より低いフィルムのｇｓｍは、上記の理由により、実際の高温針技術を実行可能としていない。

図１は、マクロコーンの熱成形にための、細孔リールと高温針カレンダーとの間、及び針からの切り離しのための、真空リールと高温針カレンダーとの間におけるミクロ細孔フィルムの移動を図式的に示す。 図２は、一連の溝付リールを通って局部的引き伸ばしを行う、製品の移動を図式的に示す。 図３は、反対方向に形成されたミクロ孔とマクロ孔を有する、フィルムを図式的に示す。

本明細書は、熱成形されたマクロ開口を、熱可塑性マトリックス（基盤）に形成する方法を説明しており、この際、前記マトリックスにはミクロ孔が既に存在しており、更に本明細書は、体液の収集性能及び排出の保持力を維持し、更に所望の感触及び外観特性と、ソフトな触感と、孔分布及び艶消し仕上げを実現する方法を説明する。

熱可塑性フィルムの局部的な溶融を回避するために、溶融点より低い温度と協働する必要がある。孔の正しい形成を実現するためには、軟化点より高い温度だが、溶融点よりは実質的に低い温度と協働する必要があるので、針とフィルムとの間における、より長い接触時間を採用する必要がある。

コーンの形成は、第１のリールの針と第２のリールの対応するスロットとの間においてフィルムを強制移動することにより実施される。一旦コーンが生成されると、フィルムは、適切な時間の間、針に接触し続けて、正常な熱成形を実施する。この際、針とフィルムとの間の結合力により材料が破壊されるので、単純に引っ張るのでは実行不可能な、針からのフィルムの切り離しを実施する、軟化点付近の温度に、フィルム全体が達することが含まれる。この所望されない効果は、より低いフィルムｇｓｍの使用により、更により以上に促進される。この問題の解決のために、第３の細孔リールが使用される。このリールは、回転中に各スロットが対応する針に係合するような状態で分布する、孔を有する外部スリーブを具備する。

外部スリーブは、中空の固定シャフトを回転させる。中空の固定シャフトは、その長さに沿って、針と第３の細孔リールとの間の接触領域を覆うのに十分な広さの開口を有する。
真空状態は、中空の固定シャフト内に形成され、それは、フィルムに損傷を生じることなしでフィルムを針から離れさせるように、熱成形されたコーンのベース（基部）において引っ張り力を生じる。

熱成形プロセス（工程）の速度が、減少して、フィルムの焼きなましを最少化したとしても、加熱工程により生じる、硬化又は剛性化されたある程度の領域を完全に排除することは不可能である。
更にこの硬化を最少化するために、別の手順が開発され、それによりフィルムは溝付きの１つ以上のリールを通過する。
フィルムは、熱成形工程において硬化された領域、特には、マクロコーンの周囲を破壊し、軟化するように局部的に適切に引き伸ばされる。

本発明が、熱可塑性フィルムを、針から切り離すように使用可能である、別の方法は、静電気を使用しており、その静電気により、減圧領域を形成する代わりに、静電気力が熱成形されたコーンのベースにおいて生成されるような方法で、第３の細孔リールにおいてフィルムを、反対の極性の静電荷を帯電させることができる。この力は、前述の要点で述べた方法と同様な方法で、フィルムを針から切り離す。
局部的な引き伸ばしシステムは、軸方向及び半径方向の両方向において溝を具備可能であり、それにより、機械の方向又は横断方向において、局部的な引き伸ばし状態を生成する。

図１から分かるように、熱可塑性フィルムｎ１（通常、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）及びＬＬＤＰＥ（リニアポリエチレン）ベース）は、鋳造技術により押出成形される。
依然塑性状態にあるフィルムは、マトリックス７に設置され、密度が平方ｃｍ当たり１４０孔から平方ｃｍ当たり１０２４孔までの間の種々のマクロ開口を有しており、即座に真空下に置かれて、フィルムを内側に破裂させることにより、三次元のミクロコーンを形成する。

フィルムは、十分な時間が経過する間、マトリックスに接触する状態に保持されるので、フィルムの温度は、フィルムがマトリックスから離れることを可能にする、温度に変化する。
その様に形成されたフィルムｎ２はここで、マクロ穿孔の準備が整う。

その後、針を有するリール３は、熱可塑性フィルムの熱成形温度の付近の温度で適切に熱的に調整されており、回転するよう設定され、針の密度と等しい孔密度を有する、一対の細孔リール４と５に同期させられる。
２つの細孔リールは、熱的に調整可能である。

細孔リール４は、三次元コーンを形成する機能を有しており、高密度の剛毛を有するブラシリールにより置換可能である。
細孔リール５は、細孔フィルムを針から切り離す機能を有する。

マクロ細孔フィルムは、三次元のマクロ開口を生成する、一対のリール３、４を通過する。
フィルムはその後、必要な時間の間、針と接触する状態で保持されて、適切な熱成形を実現する。その様な方法により、既知の方法に比べて、かなりより低い作動温度が可能になる。実際には、フィルムと針との間のその様な長い接触時間は、針の作動温度を、熱成形温度付近にするか又は、常にフィルムの溶融温度より低くすることを可能にし、フィルムに凹凸をつけ且つしわをつける、焼きなまし現象を抑制する。

フィルムと針との間の接触時間を長くすることは、フィルムにおける焼きなまし効果を制限するが、しかし不幸にもフィルム全体は、フィルムを針から切り離し難くする、より高い温度に達する。針に接触するフィルムは、好適には約５０から６０℃の間の温度を保持する必要がある。

低いｇｓｍフィルム（１５−３０ｇｓｍ）は、その様な高温において、その機械的特性を大幅に失うので、針と形成された直後のマクロ孔との間の接着力は、フィルムに直接的に作用する力を使用することにより、フィルムを損傷する可能性があるので、フィルムを切り離すことを実行不可能にする可能性があることが知られている。

製品を損傷させることなく、うまく切り離しを実現するために、切り離し力は、マクロ孔の底部に適用することが望まれる。
細孔リール５は、空圧式真空チャンバを有するので、軽い力をマクロコーンのベースに作用させて、回転中に、空圧式真空の作用力は、製品の特性を変化させることなく、フィルムを針から切り離す。
更に、減圧される部分を横断する、空気の体積は、形成直後のマクロコーンを冷却する。

フィルムは、真空により針から切り離されて、真空開口から離れるように移動するので、ローラーは必要ない。
フィルム６、２０６は、ミクロ穿孔により形成されたミクロコーン２０７と、マクロ穿孔により形成されたマクロコーン２０８とを有する。

製品はここで、図２に示されるように溝付の、１つ以上の対のリール１０１、１０２を通過する。
フィルム１０３は、適切に引き伸ばされるので、熱成形工程により、結果的に硬化された領域、特には、マクロコーンの周囲を破壊する。
フィルム１０４は、冷却され巻かれる準備が整っている。

Claims (11)

1. 既にミクロ孔を有する熱可塑性フィルムに、熱成形されたマクロ孔を形成するための方法であって、
   表面に複数の針を有する第１のリールと、複数のスロットを有する第２のリールとの間に、前記熱可塑性フィルムを通過させる手順と；
   前記熱可塑性フィルムの融点より実質的に低い温度であって、前記熱可塑性フィルムの軟化点の付近で且つより高い温度で、前記熱可塑性フィルムを、前記針を支持する前記第１のリールに接着させるように保持して前記マクロ孔を形成する、保持する手順と；
   を具備する、方法において、
   前記熱可塑性フィルムを、表面に複数の細孔が開けられた第３のリールを介して、前記針を支持する前記第１のリールとの接触から離脱させる手順であって、前記第３のリールの前記表面は、前記針が組み込まれた前記第１のリールに対する前記熱可塑性フィルムの接着強度に比べて、より強い接着強度を、前記熱可塑性フィルムに作用させる、離脱させる手順を具備しており、
   前記第１のリールの前記複数の針は、回転しながら、前記第２のリールの溝に接続し、更に前記第３のリールの複数の孔に接続する、ことを特徴とする方法。
2. 形成された前記熱可塑性フィルムは、１つ以上の溝付きリールを追加的に貫通して、前記熱成形されたフィルムを引き伸ばし、合致させられた前記マクロ孔の周りの硬化された領域を破壊する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記熱可塑性フィルムは、軸方向及び／又は半径方向の溝を貫通するように形成されて、前記熱可塑性フィルムを軸方向及び／又は半径方向に引き伸ばす、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記熱可塑性フィルム上の前記第３のリールの接着強度は、真空を使用して実行される、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記熱可塑性フィルム上の前記第３のリールの接着強度は、前記第３のリール及び前記熱可塑性フィルムの極性とは反対の極性に荷電された静電気を使用して実行される、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
6. 既にミクロ孔を有するフィルムから、マクロ孔を有する熱可塑性フィルムを形成するための装置であって、
   表面に複数の針を有する第１のリールと、第２のリールであって、前記第１と第２のリールの回転中にお互いに接続して前記マクロ孔を形成し且つ複数の溝を有する第２のリールと、を具備する、装置であって、
   前記ミクロ孔を損傷させることなく、前記熱可塑性フィルムを、表面に複数の針を有する前記第１のリールから離脱させるために、該装置は、複数の孔が開けられた表面を有する、第３のリールを具備しており、
   前記複数の孔は、前記第１のリールの回転中に、前記第１のリールの前記針に接続しており、
   前記第３のリールの前記表面は、針が組み込まれた前記第１のリールに対する前記熱可塑性フィルムの接着強度に比べて、より強い接着強度を、前記熱可塑性フィルムに作用させて離脱させる、ことを特徴とする装置。
7. 複数の孔が開けられた前記第３のリールは、前記熱可塑性フィルムを、複数の針を有する前記第１のリールから離脱させるために、真空を使用する、ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 複数の孔が開けられた前記第３のリールは、前記熱可塑性フィルムを、複数の針を有する前記第１のリールから離脱させるために、静電気を使用する、ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
9. 前記第３のリールは、
   全長に沿って開口を有する固定されていて中空のシャフトであって、前記開口は、前記針と前記複数の孔が開けられた第３のリールとの間の接触領域を覆うように十分に幅が広く、更に前記開口内に真空が形成される、シャフトと；
   前記固定されていて中空のシャフトの周りを回転する、外側のジャケットと；
   を有する、ことを特徴とする請求項７に記載の装置。
10. 前記熱成形されたフィルムを引き伸ばし、合致させられた前記マクロ孔の周りの硬化された領域を破壊する、１つ以上の溝付きリールを具備する、ことを特徴とする請求項６から９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記溝付きリールは、前記フィルムを軸方向及び／又は半径方向に引き伸ばす、軸方向及び／又は半径方向のリールとして配置される、ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。

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