JP6017676B2 - 波形有孔ウェブ - Google Patents

Description

本発明は、有孔ウェブ材料を目的とする。より具体的には、このウェブは、交互に配置される隆起と溝を含み、開口部は溝内に配置される。

本特許では、ウェブの開口部形成、変形、及び／又は伸張を行うための様々な方法及び装置が開示される。回転刃開口部形成などの開口部形成方法では、開口部が機械横断方向（「ＣＤ」）に望ましい幅を有するような場合で、密な間隔の開口部を有するウェブを製造するのは難しい。開口部列の間隔を互いに密にするためには、非常に小さな開先角度を有する起動歯が提供され得る。しかしながら、噛み合い深さ（起動歯ロールと嵌合リングロールとの干渉）が大きい場合であっても、十分な開口部ＣＤ幅を有していない開口部が製造されるため、このアプローチは問題をもたらす。結果として得られる開口部はしばしば、機械方向に延伸され、これによってスリット状の外見となり、開口面積が少なくなり、潜在的に応力が集中して使用中の断裂をもたらし得る。開口面積が少ないスリット状の開口部は、より強靱でより引裂き抵抗の高いウェブが利用される際に、特に問題となる。丸みを帯びた、又は先細のホットピンによる開口部形成が一般的であるが、嵌合ロールとの位置合わせをより正確にする必要が生じるという欠点があり、典型的に、より大きな開口部間隔を生じる。丸みを帯びた、又は先細のホットピンによる開口部形成は、典型的に、比較的低い直線速度で稼働される。

有孔ウェブにポストリングローリングを行って伸張させることも可能であるが、開口部は後続のリングロール伸張プロセスに揃えることができないため、開口部のサイズが交互の列になり得る。基材の広がりが変化するため、機械横断方向で後続のプロセスと形状を合わせるのは困難である。ポストリングローリングは更に、ウェブを顕著に弱め、いっそう裂けやすくする可能性がある。

開口部が、これまで可能であったよりも大きなＣＤ幅を有するようにして、分離して密に配置された開口部を有するウェブを製造することが望ましい。機械横断方向に容易に裂けることのないよう、機械横断方向においてより強靱な有孔ウェブに対するニーズが存在する。より大きく、広く、より開口率の高い開口部を有する有孔ウェブの製造方法に対するニーズが存在する。また、望ましいより大きな機械横断方向幅を有する開口部がウェブに形成されるようにする、装置に対するニーズも存在する。

例えばリングローリングなど、隆起及び溝を備えたウェブを形成するためのプロセスは数多く知られている。また、例えばホットピン開口部形成など、開口部を備えたウェブを形成するためのプロセスも数多く知られている。しかしながら、特定の開口部パターンに対して位置合わせされた隆起と溝を交互に有する波形ウェブを製造するのは困難である。マイクロ開口部形成の後にリングローリングを行うプロセスは存在する。しかしながらこれは、波形のない平らなウェブをもたらす。隆起及び溝を備えたウェブ（平らなストリップ）は、パターン付きベルトの上にエアジェット又はウォータージェットを行うことにより形成され得る。しかしながら、エアジェット又はウォータージェットはずっと遅いプロセスであり、本明細書に記述される発明よりも多くのエネルギーを必要とする。加えて、隆起は、中空ではなく、より多くの流体を保持し得る。

開口部がウェブの特定の位置（例えば溝内又は隆起内）に配置された、隆起と溝を交互に有するウェブを製造することが望ましい。位置合わせされた波形パターンを含む有孔ウェブのニーズが存在する。

これらはすべて、本発明の目的である。本明細書に記述される実施形態は、これらの目的の様々な組み合わせを達成し得る。特定の一実施形態がすべての目的を実現する可能性があるが、必ずしもその必要はない。

本発明は、有孔及び／又は波形ウェブ材料と、そのような材料を形成するためにウェブに開口部を形成するための装置及び方法を目的とする。このような材料は、吸収性物品などの製品の部材（例えば、トップシート、バックシート、獲得層、液体処理層、吸収性コアなど）、包装（例えば、フローラップ、収縮包装のフィルム、及びポリ袋など）、拭き取り用品、顔用ティッシュ、トイレットペーパー、ペーパータオルなどとして提供され得る。本発明の多数の非限定的な実施形態が存在する。

本発明は、交互に配置される隆起及び溝、並びに、交互に配置される低坪量及び高坪量の領域を含むウェブに関するものであり、高坪量領域は、隆起及び溝内に配置され、低坪量領域は、隆起と溝との間の側壁内に配置され、かつ、溝内に配置された高坪量領域は、開口部を含む。

本発明は更に、間に側壁を伴って交互に配置される隆起及び溝を含むウェブに関し、隆起は、中空でありかつ上面を有し、溝は、中空でありかつ下面を有し、溝は、開口部を有し、かつウェブは、不織布ウェブである。

本発明はまた更に、間に側壁を伴って交互に配置される隆起及び溝を含むウェブに関し、隆起は、中空でありかつ上面を有し、溝は、中空でありかつ下面を有し、溝は、開口部を有し、かつウェブは、微小非平坦フィルム又は平坦フィルムである。

添付される図面は、本発明の更なる理解を提供するために含められている。これらの図面は本明細書に記述される本発明を説明し、説明と合わせることにより、請求される主題を説明するために供される。
ウェブを変形させるための、従来技術による一対のリングロールの斜視図である。 ウェブに開口部を形成するための、従来技術による一対のロール（回転刃開口部形成（又は「ＲＫＡ」）ロール及びリングロール）の斜視図である。 図２Ａに示す従来技術による一対のロールの側面図である。 図２Ａに示すロール間のニップの拡大側面図である。 図２Ａに示すロールを用いることにより形成され得る代表的な従来技術ウェブの平面図である。 本明細書に記述されている装置及びプロセスに使用するための一対のロールの斜視図であり、一方のロールがずれた「凸状隆起」ＲＫＡロールであり、もう一方のロールがリングロールである。 図３Ａに示すロール間のニップの拡大側面図である。 代表的な隆起ＲＫＡロールの一部表面の斜視図である。 代表的なリングロールの一部表面の斜視図である。 代表的な隆起ＳＥＬＦロールの一部表面の斜視図である。 別の代表的な隆起ＲＫＡロールの一部表面の斜視図である。 図５Ａに示される歯配列の側面図である。 図５Ａに示される歯配列の端面図である。 図５Ａに示される歯配列の平面図である。 図５Ｂに示される歯配列の線Ｄ−Ｄに沿った断面図である。 図５Ｂに示される歯配列の線Ｅ−Ｅに沿った断面図である。 歯が先細でかつ切頭されている、第１の代表的な歯群の正面図である。 歯が先細でかつやや切頭されている、第２の代表的な歯群の正面図である。 歯が先細でかつ切頭されていない、第２の代表的な歯群の正面図である。 末端角γ及びその隆起仕上げが、単回のヘリカル切削加工工程で達成され得る、歯パターンの概要図である。 代替の隆起ＲＫＡロールの表面の一部の拡大側面図である。 図３Ａのロールの変化形を使用することによって形成され得る、ウェブの一実施例の平面図である。 図９Ａに示される開口部の１つの拡大図である。 ３つのロールが遊星配置されている、ウェブを開口部形成するための装置の別の一実施形態の側面図である。 ２５ｇｓｍ ＰＥフィルムウェブの平面図である（フィルムは、坪量の高い領域及び低い領域を示すため、伸張／平坦化されている）。 ６０ｇｓｍ ＰＰ不織布ウェブの平面図である（不織布は、坪量の高い領域及び低い領域を示すため、伸張／平坦化されている）。 図１２に示されるウェブの断面図である。 別の不織布ウェブの側面斜視図である。 不織布ウェブの上面斜視図である。 フィルムウェブの断面図である。 実施例１に記述された有孔フィルムウェブの平面図である。 実施例１に記述された有孔フィルムウェブの平面図である。 実施例１に記述された有孔フィルムウェブの平面図である。 実施例２に記述された有孔不織布ウェブの上面斜視図である。 図１９Ａのウェブの下面斜視図である。

以下の本文は、本発明の多数の異なる実施形態の大まかな説明を記載している。この説明は、単に例示的なものとして解釈されるものであり、また、考えられる全ての実施形態を説明することは不可能でないとしても非実用的であるので、考えられる全ての実施形態を説明するものではない。本明細書に記載されるいずれかの特徴、特性、構成要素、組成物、成分、製品、工程、若しくは方法論は、削除することができ、本明細書に記載される他のいずれかの特徴、特性、構成要素、組成物、成分、製品、工程、若しくは方法論と組み合わせることができ、又は全体的若しくは部分的に置き換えることができることが理解されるであろう。最新の技術、又は本特許の出願日以降に開発された技術のいずれかを使用して、非常に多くの代替実施形態を実施することができるが、このような実施形態はやはり、本請求項の範囲内に含まれることになる。本明細書において引用する刊行物及び特許はすべて、本明細書に援用するものである。

また、「本明細書に使用されるように、『＿』という用語は．．．を意味するようにここで定義される」という文又は同様な文を使用して本明細書において用語が明示的に定義されない限り、その平易又は通常の意味を超えて、明示的又は暗示的いずれかで、その用語の意味を制限する意図は全くないことを理解されたく、更に、当該用語は、（請求項の言語を除き）本特許のいずれの項においても記載のいずれの文に基づいて範囲を制限されると解釈されるべきではない。いずれの用語も、本発明に不可欠なものとして記載されていない限りは、本発明に不可欠なものではないことが意図される。本特許の最後にある請求項に記載されているいずれかの用語が、ある単一の意味と一致した形で本特許内で言及されている限りにおいては、読み手を混乱させないように、単に分かりやすくする目的だけのためにそうしているのであって、暗示又はその他の方法によって、請求項の用語をその１つの意味に限定することは意図していない。最後に、請求項の要素が、いかなる構造の詳述も伴わずに、その語の「意味」及び機能を詳述することによって定義されるものでない限り、請求項の要素の範囲が、米国特許法第１１２条第６段落の適用に基づいて解釈されることは意図しない。

本発明は、機械横断方向に容易に裂けることのないよう、機械横断方向においてより強靱な有孔ウェブを可能にする。機械横断方向に望ましいより大きな幅を備えた、分離して密に配置された開口部を有する有孔ウェブを製造するためのプロセスが記述される。このプロセスは更に、隆起と溝が交互に配置され、この溝に含まれる開口部を備えた構造を製造することができる。望ましい、分離して密に配置された、機械横断方向により大きな幅の開口部でウェブを有孔にすることができる装置も記述される。

本明細書で使用するとき、用語「吸収性物品」は、生理用ナプキン、パンティライナー、タンポン、陰唇間装置、創傷包帯、おむつ、成人失禁用物品、拭き取り用品等の使い捨て物品を含む。更にまた、本明細書において記載されるプロセス及び装置によって製造される吸収性物品は、磨き粉パッド、ドライモップパッド（例えば、ＳＷＩＦＦＥＲ（登録商標）パッド）などの、他のウェブにおいて使用され得る。かかる吸収性物品の少なくとも一部は、月経又は血液、膣分泌物、尿、及び便等の体液の吸収を目的とする。拭き取り用品は、体液を吸収するために使用されてもよく、又は表面を洗浄する等、他の目的で使用されてもよい。上記の種々の吸収性物品は、典型的には、液体透過性トップシート、トップシートに接合される液体不透過性バックシート、及びトップシートとバックシートとの間の吸収性コアを含む。

本明細書で使用するとき、用語「吸収性部材」は、典型的に１つ以上の液体取扱い機能（例えば液体獲得、液体分布、液体移動、液体貯蔵など）を提供する吸収性物品からなる構成要素を指す。この吸収性部材が吸収性コア構成要素を含む場合、この吸収性部材は、全体が吸収性コアを含んでよく、又は吸収性コアの一部のみを含んでもよい。

本明細書で使用するとき、用語「開口部」は、穴を指す。開口部の周囲の材料が、開口部の形成前にウェブと同一平面上にあるように、開口部がウェブを通してきれいに穿孔されてもよく（「２次元」開口部）、あるいは、開口部の周囲の材料の少なくとも一部がウェブの平面から押し出される穴が形成されてもよい。後者の場合、開口部は「３次元」開口部のようなものになり得る。３次元開口部は一般に、適用された負荷の下で、より大きな開口率を維持する。本明細書で使用するとき、用語「有孔」は、複数の開口部を含むウェブを指す。

本明細書で使用するとき、吸収性物品の用語「構成要素」は、本明細書において使用するとき、トップシート、獲得層、液体処理層、吸収性コアの吸収性コア又は層、バックシート、並びにバリア層及びバリアカフなどのバリアなどの、吸収性物品の個別の構成要素を指す。

本明細書で使用するとき、用語「波形の」又は「波形」は、概ね平行の、交互に配置された複数の隆起と溝を含む３次元ウェブ形状を意味し、隆起と溝は、軸Ｘ（ウェブの断面を通って水平に引かれる）に対して波打っている。隆起と溝は、軸のいずれの側でも同様に波打っていてよく、又は不均衡であってもよい。

本明細書で使用するとき、用語「機械横断方向」、「横断方向」、又は「ＣＤ」は、ウェブの平面内で機械方向に垂直な経路を意味する。

本明細書で使用するとき、用語「変形可能な材料」は、適用される応力又はひずみに反応してその形状又は密度を変更することができる材料である。

本明細書で使用するとき、用語「係合の深さ（ＤＯＥ）」は、２つのロールの間の噛み合いの度合を意味する。この距離は、第１ロールの歯又は隆起の最も外側の先端から、第２ロールの歯又は隆起の最も先端までが測定される。本明細書で使用するとき、用語「噛み合い」又は「相互噛み合い」は、一方のロール上の歯／隆起が他方のロールの表面に向かって延出し、その歯／隆起の少なくともいくつかが、他方のロールの表面上に、その歯／隆起の先端を通って描かれる仮想平面との間及びその下に延在する部分を有するような構成を指す。

本明細書で使用するとき、用語「分離した」は、別個である又は連通していないことを意味する。用語「分離した」が凸状隆起ロール上の歯に対して使用されるとき、歯の遠位端（又は半径方向最外部）が、全ての方向（機械方向及び機械横断方向を含む）において独立であるか又は接続されていないことを意味する（ただし、歯の基部は、例えばロールの同じ表面内に形成されていてもよい）。例えば、リングロール上の隆起は、分離しているとは見なされない。

本明細書で使用するとき、用語「使い捨て」は、洗濯される、ないしは別の方法で吸収性物品又は製品として復元若しくは再利用されることを意図しない、吸収性物品及び他の製品を記述する（すなわち、それらは、使用後に廃棄される、好ましくはリサイクルされる、堆肥化される、又はそうでなければ環境に適合する方法で処分されることを意図している）。

本明細書で使用するとき、用語「中空」は、本明細書に記述される装置及びプロセスによって製造されるウェブにある隆起及び溝を記述し、この隆起及び溝は、ウェブ材料が存在しない空き空間を含む。例えば、ウェブは、隆起、溝、及びウェブの断面を通って水平に描かれるＸ軸を含み、このＸ軸より上であるが隆起の頂点より下の領域は中空であり、又は中空領域を含む。同様に、Ｘ軸より下であるが溝の底より上の領域は中空であり、又は中空領域を含む。

本明細書で使用するとき、用語「機械方向」又は「ＭＤ」は、ウェブ等の材料が製造プロセス中に通って進む経路を意味する。

本明細書で使用するとき、用語「巨視的」は、見る人の目とウェブとの間の垂直距離が約３０ｃｍ（１２インチ）である場合に、２０／２０の視力を有する人が容易に見ることができ、かつはっきりと識別できる構造的特徴又は要素を指す。逆に、本明細書で使用するとき、用語「微視的」は、そのような条件下で容易に見ることができず、はっきりと識別できないような特徴を指す。

本明細書で使用するとき、用語「リングロール」又は「リングロール加工」は、逆回転ロール、少なくとも連続的隆起及び溝の部分を含有する相互噛合ベルト又は相互噛合プレートを備える、変形部材を使用したプロセスを指し、変形部材の相互噛合隆起（又は突起部）及び溝（又は凹部）は、それらの間に挿入されるウェブを係合し伸張させる。他に記載のない限り、リングロール単独ではウェブに開口部形成を行わない。リングロールについて、変形部材は、隆起及び溝の向きに応じて、ウェブを機械横断方向、機械方向、又はＣＤ若しくはＭＤに対して螺旋方向／角度をつけて、伸張するよう配置することができる。一方向に属する、本明細書に記述される実施例は、記述されていない方向を実現するものとして理解されるべきである。

本明細書で使用するとき、用語「回転刃開口部形成」（ＲＫＡ）は、相互に噛み合う変形部材又はロールを使用するプロセス及び装置を指し、１つ以上のロールが複数の歯を含む。この歯は、米国特許出願第ＵＳ ２００５／００６４１３６Ａ１号及び同第ＵＳ ２００６／００８７０５３Ａ１号に開示されているように、ウェブを切断しかつ変形させて有孔ウェブ（又は場合により、３次元有孔ウェブ）を製造するために、鋭利になっていてよい。

「ＳＥＬＦ」又は「ＳＥＬＦ加工（SELF' ing）」という用語は、Ｐｒｏｃｔｅｒ ＆ Ｇａｍｂｌｅの技術を指し、ＳＥＬＦとは、Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｅｌａｓｔｉｃ Ｌｉｋｅ Ｆｉｌｍの略である。ＳＥＬＦによって作り出されるプロセス、装置、及びパターンは、米国特許第５，５１８，８０１号、同第５，６９１，０３５号、同第５，７２３，０８７号、同第５，８９１，５４４号、同第５，９１６，６６３号、同第６，０２７，４８３号、及び同第７，５２７，６１５（Ｂ２）号に図示及び記載されている。このプロセスは本来、開口部を形成することなしにポリマーフィルムを変形させ得る歯形状を用いて開発されたものであるが、先導又は後続の端に開口部を備えたタフト（不織布の場合）又はテント（フィルムの場合）を形成するよう、より伝導性の他の歯形状も開発されている。ＳＥＬＦ加工を用いて不織布ウェブに開口部を備えたタフトを形成するプロセスは、米国特許第７，６８２，６８６ Ｂ２号に開示されている。

本明細書で使用するとき、用語「歯」は、ウェブに開口部を形成することができる、ロール表面の任意のエレメントを指す。

Ｉ．有孔ウェブ材料
用語「有効ウェブ材料」が本明細書で利用されるが、その目的は、かかる有孔ウェブ材料から吸収性物品のための吸収性部材（又は非吸収性部材）等の構成要素を作成することである。そのような場合において、有孔ウェブ材料は、吸収性物品（例えばトップシート、バックシート、獲得層、吸収性コア）用に、個々の構成要素に切断される。吸収性物品に利用されるウェブの場合、そのような新しい構造体には、ウェブの既定の部分で、改善された性質（例えば改善された柔軟性、流体処理、又は他の性質等）を提供するものが含まれ得る。これらの有孔ウェブは、切断されて、包装（例えば、フローラップ、収縮包装、及びポリ袋など）、拭き取り用品、顔用ティッシュ、トイレットペーパー、ペーパータオル、及び同様物の製品の様々な他の構成要素を形成し得る。

ＣＤ方向により大きな幅を有する、分離して密に配置された開口部を、ウェブ内に提供することができ、現行の方法及びツールで製造することができなかった構成要素がこれから形成される。新しい開口部は、より大きな開口面積と、より低いアスペクト比（開口部長さ：開口部幅）を含み、これにより（フィルムの場合）、従来技術により達成可能であった同等の開口面積開口部に比べて、ウェブ強度の向上がもたらされる（図２Ｄを参照）。

加えて、この新しい技術で形成されたウェブは、独特の、より非平坦な外観を有する。この非平坦ウェブは、交互に配置された隆起及び溝を含み得、開口部は意図的に溝内に含まれる。有孔ウェブが吸収性物品に使用される場合において、このウェブはより良い流体獲得、通気性、又は身体からの分離を提供する可能性があり、これによってより乾燥したクリーンな感触が促進される。例えば、生理用ナプキンにおいて、溝内に配置された開口部は、流体をトップシートから下の吸収性部材へと通過及び移動させるのに役立つ。開口部にこれらの利点を提供させるだけでなく、最終的にウェブに波形が存在することにより、これらの利点が更に支持され得る。例えば、波形は少なくとも部分的に身体に接触しない部分を提供し、これにより通気性が向上し、乾燥した感触を作り出し、濡れた／汚れた表面との接触（これは皮膚の刺激や不快感を生じ得る）の低減を促進する。生理用ナプキンの場合、波形はその生理用ナプキンの長手方向に沿って流体を通過させ、流体を生理用ナプキンの側縁に近づけないようにすることができる。

開口部が形成されるウェブ（又は「前駆体ウェブ」）は、織布、不織布、フィルム、平坦フィルム、マイクロ非平坦フィルム、上記の材料のいずれかの組み合わせ、又はラミネートなど、任意の好適な変形可能な材料を含むことができる。本明細書で使用するところの用語「不織布ウェブ」とは、個々の繊維又は糸が入り組んではいるものの、ランダムに配向された繊維を典型的には有しない織布又は編布におけるような繰り返しパターンとして入り組んではいない構造を有するウェブのことを指す。不織布ウェブは、熱接着ポイントを含んでも含まなくともよい。これには、ティッシュ、ドライラップ、ライナーボード、濾紙、及びこれらの組み合わせ等の紙基材が挙げられる。不織布ウェブ又は布地は、例えば、メルトブロー、スパンボンド、水流交絡、風成、湿式、空気通過湿式製紙プロセス、及びカード熱接着を含む接着カードウェブプロセス等、多くのプロセスから形成されてきた。形成プロセスに応じて、不織布ウェブは、熱接着ポイントを含んでも含まなくともよい。フィルム材料は単一層、多層、エンボス加工、又はマイクロ非平坦であり得る。織布、不織布、フィルム、組み合わせ、又はラミネートは、天然材料、合成材料、及びこれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない、任意の好適な材料から作られてもよい。好適な天然材料としては、セルロース、コットンリンター、バガス、羊毛繊維、シルク繊維が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、ウェブ材料は、セルロースを実質的に含まず、及び／又は紙材料を含まない場合がある。他の実施形態において、本明細書に記載されるプロセス方法は、セルロースを含む前駆体材料に対して行われてもよい。好適な合成材料としては、レーヨン及びポリマー材料が挙げられるがこれらに限定されない。好適なポリマー材料には、ポリエチレン（ＰＥ）（例えば、直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、又は同様物）、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、及びポリプロピレン（ＰＰ）が挙げられるがこれらに限定されない。上記の材料のいずれも、使用済み再生材料を含み得る。本明細書に記述される装置は、広範な範囲の材料及びより低価格の材料と共に使用される。例えば、市販のスパンボンド不織布、様々な化学的及び機械的特性を備え、２層以上の相互混合程度を制御する多層、様々な繊維組成及び形態を備えた不織布、又はフィルムを使用することができる。加えて、この装置は、ライン上で直接稼働させることができる（よってロール圧縮／保存による嵩高さの損失がない）。

対象のウェブを製造するには、様々なポリマーを使用することができる。潜在的材料には、生物由来ポリエチレン（ｂｉｏ−ＰＥ）、生物由来ポリプロピレン（ｂｉｏ−ＰＰ）、生物由来ポリエチレンテレフタレート（ｂｉｏ−ＰＥＴ）、及び生物由来ポリ（エチレン−２，５−フランジカルボキシレート）（ｂｉｏ−ＰＥＦ）等の非石油源から作製されるバイオポリマーが挙げられる。これらの材料は、少なくとも１つの再生可能資源に部分的又は完全に由来してもよく、再生可能資源とは、１００年間の期間内に補充することができる天然資源を指す。再生可能資源には、植物、動物、魚類、細菌、菌類、及び林産物が挙げられ、自然発生、混成、又は遺伝子組み換えされた生命体であってもよい。形成するのに１００年より長くかかる原油、石炭、及び泥炭等の天然資源は、再生可能資源とは見なされない。非石油源に由来する他のポリマーには、デンプンベースのポリマー及びセルロース誘導体が挙げられる。加えて、使用済みリグラインドｒ−ＨＤＰＥ、ｒ−ＬＬＤＰＥ、ｒ−ＬＤＰＥ、ｒ−ＰＥＴ、ｒ−ＰＥＦ、又はｒ−ＰＰ等の再利用樹脂を、１００％で、又は様々な樹脂との混合で使用することができる。再生可能資源及び再利用樹脂に由来するポリマーを、そのままで、又は費用を制御するために石油ベースのポリマーに様々なレベルで混合して、使用することができる。非石油源に由来するポリマーの製造源及び製造方法は、米国特許第８，０６３，０６４ Ｂ１号及び米国特許公開第２０１１／０３１９８４９ Ａ１号に見出すことができる。

本発明は、従来技術の１つ以上の欠点を克服する有孔ウェブ材料と、ウェブに開口部を形成し伸張させることによってそのような材料を作製するための装置及びプロセスとを目的とする。ウェブの伸張（又は伸展）は、ウェブの全体的な坪量低減によりコスト削減が可能となるため、有益である。同じプロセスステップで開口部形成と次いで伸張とを行うことにより、ウェブ材料に、より幅広で好ましい開口部が形成される。開口部形成と伸張は単一の装置オペレーションで、位置合わせされた状態で起こり、これにより、歯がまだ材料に貫入している間に伸張が起こるため、伸張中に開口部が潰れることはない。追加の伸張工程は、開口部を幅広にできるだけでなく、波形の外観を備えたウェブを作製する可能性も有する。そのような、開口部形成後に伸張する組み合わせは、正確に位置合わせしなければならない。従来技術のように、開口部形成と伸張が別の工程であった場合、開口部は伸張リングロールと上手く位置合わせされず、開口部が塞がる可能性がある。また、この新しいプロセスで作製されたウェブは、伸張後、より柔らかく、かつより高いドレープ性を有する（ゆるんだ及び／又は薄くなった繊維及び／又はフィルム）。薄くなったウェブは、ウェブにより保持される流体が少なくなり得るため、一般的に望ましい。これは、ウェブが吸収性物品のトップシートとして使用される場合に、トップシートにおける飽和が少なくなるため、重要である。

１つの非限定的な実施形態において、有孔ウェブ材料は、内部に形成された個別の開口部を有するウェブを含む。このウェブは、第１表面と、この第１表面に相対する第２表面とを有する。このウェブは、実質的に開口部のない領域、又は場所を含み、これは複数の分離した開口部に囲まれている。

開口部は、比較的小さな面積に密に充填されている。例えば、開口部間の任意の方向の中心間間隔は、約２０ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍ、１ｍｍ、又は０．５ｍｍ以下であり得る。６４５ｍｍ^２（１平方インチ）の面積における開口部の合計数は、４個、２５個、１００個、２５０個、５００個、１０００個、又は３０００個以上であり得る。６４５ｍｍ^２（１平方インチ）の面積における開口部の数は、細い先端のペン又はマーカーで、２５．４ｍｍ×２５．４ｍｍ（１インチ×１インチ）の正方形の領域を材料上にマーキングし、かつ６４５ｍｍ^２（１平方インチ）の境界内又は境界上に完全に又は部分的に位置する、第１、第２、第３．．．の開口部の数を数えることにより判定され得る。低倍率顕微鏡又は他の拡大補助具が、必要により材料内の開口部の視認性を補助するために使用され得る。開口部は、任意の好適な形状であり得る。

開口部は任意の好適なサイズであり得る。典型的に、開口部は巨視的である。開口部の平面図領域は、約０．５ｍｍ^２、１ｍｍ^２、５ｍｍ^２、１０ｍｍ^２、又は１５ｍｍ^２以上であり得る。本明細書に記述されるプロセスは、０．５ｍｍ^２未満の平面図領域を有する微細な開口部を形成するのにも使用することができる。

開口部に加えて、このウェブは、交互に配置された隆起及び溝を含み得、開口部は、溝内に配置される。隆起は、連続的に延在していてよく、又は、ウェブの変形領域において不連続な隆起を形成していてもよい。溝は、溝内に一定間隔をあけて配置された開口部を備えて連続的に延在し得る。ウェブが上下逆さまになった場合、溝は隆起になり、隆起は溝になり、よって開口部は隆起内に配置されることに注意されたい。開口部は、プロセス及び材料パラメータに応じて、２次元又は３次元であり得る。３次元開口部の場合、開口部の底面は、隆起とは反対の方向に延在し得る。隆起の側面及び溝の側面は、隆起の上面及び溝の下面よりもｚ方向に向いている。

フィルムの場合、隆起の側面及び溝の側面は、伸張プロセスの結果として、隆起の上面及び溝の下面よりも薄く、より低い坪量を有し得る。この結果、ウェブは、より大きな厚さでより大きな坪量の領域と、より小さな厚さでより小さな坪量の領域とが交互に配置され、より大きな厚さ及び坪量の領域は、隆起の上面及び溝の下面に配置され、より小さな厚さ及び坪量の領域は、上面と下面との間の側面に配置される。交互に配置される坪量により、快適さのための薄い／柔軟な領域が提供され、強度のための厚さが維持される。

不織布の場合、坪量は、伸張領域において減少し、これにより、ここでも、より大きな坪量とより小さな坪量の領域を交互に備えたウェブがもたらされ、より大きな坪量の領域は、隆起の上面及び溝の下面に配置され、より小さな坪量の領域は、上面と下面との間の側面に配置される。不織布の場合、繊維がほぐれ、互いに離れる可能性があるため、ウェブ厚さは伸張領域であっても低減しないことがある。ただし、個々の繊維の一部の太さは、伸張の結果として低減することがあり、繊維の直径は、元の繊維直径の４０％〜８０％の範囲になることがある。隆起の上面での平均繊維直径と、溝の下面での平均繊維直径は、側面の平均繊維直径よりも大きいことがある。隆起及び溝での歯ロック内にあるとき、ベースのウェブ厚さは顕著に変化することはない。ウェブは、非平坦であるが、隆起及び溝は、平面から外れて変形されているため、隆起及び溝は、充填されておらず、むしろ、中空の領域を形成するため、隆起及び溝での局所的なウェブ厚さは顕著に変化することはない。中空の隆起は、充填された隆起と同じ量の流体を保持することはできない。これは、吸収性物品のトップシートのトップシートとして使用された場合に、乾燥性利点をもたらし得る。伸張の結果、ウェブは、伸張の方向に永久的に細長くなる。伸張領域のウェブ厚さは、好適なように、元のウェブ厚さの２０％〜８０％である。

ＩＩ．ウェブ材料を変形するための従来技術装置
従来技術のアプローチは、特に、強靱な又は引裂き抵抗性フィルムで、機械横断方向に幅広の寸法を有する開口部を形成するのには適していない。よって、従来技術アプローチで得られるよりもより大きな機械横断方向寸法を有する、ウェブ材料の開口部を得るために、同一のプロセス工程で（すなわち、同じニップ内で、かつ開口部形成歯がまだウェブに貫通している間に）、開口部形成とそれに次ぐ伸張とを可能にするプロセスを設計することが望ましい。従来技術アプローチは、また、本明細書に記述されるもののような高速の開口部形成及び伸張手段を使用した、溝内に配置された開口部を備えた、隆起と畝が交互に配置されたウェブを作製するのには適していない。

図１は、第１の従来技術装置１０を示し、ロール１２及び１４は、本明細書においてリングロールとして参照される。ロール１２及び１４は、本明細書において示され記載される他の装置のロールの場合において、平行な関係で配置された回転軸Ａを有する対応する回転シャフト上に位置する。本明細書に記載されるすべての実施形態において、ロールは、非接触であり、かつ軸方向に駆動される。本実施形態において、ロールの表面は、ロールの円周の周囲に延在する、交互に配置された複数の溝１６及び隆起１８を有する。他の実施形態では、隆起及び溝は、ロールの軸Ａに平行して延在してもよい。１つ又は複数のかかるロールは、本明細書に記載される装置の種々の実施形態で使用され得る。

図１に示される実施形態、及び本明細書に記載される種々の他の実施形態では、ロールは、噛合しているか、又は少なくとも部分的に相互噛合していてもよい。図１に示されるように、ロールは典型的に反対方向に回転する（すなわち、ロールは逆回転である）。これはまた、本明細書に記載される他の実施形態にも当てはまる。

図２Ａ〜２Ｃは、第２の従来技術装置２０を示し、上ロール２２は回転刃式開口部形成（又は「ＲＫＡ」）ロールであり、下ロール２４は本明細書でリングロールとして参照される。この装置は、一対の逆回転する相互噛み合いロールを含み、上ロール２２は４つ以上の側面を有する角錐歯３０を含み、この側面は実質的に三角形でありかつ底面から先端に向かって先細であり、また、下ロール２４は円周方向に延在する溝２６及び隆起２８を含む。歯３０は、間に溝を有し、離間した円周方向の列で配置される。歯３０は、底面で上ロール２２から延出し、歯の底面は、横断面幅寸法よりも大きい横断面長さ寸法を有する。典型的には、ＲＫＡロール２２上の歯３０がリングロール２４上の溝２６と噛み合う際に、開口部がウェブ材料内に形成される。ＲＫＡ及びＲＫＡ装置は、歯の高さ、歯の間隔、ピッチ、噛み合いの深さ、その他のプロセスパラメータに関して、米国特許出願第２００６／００８７０５３ Ａ１号に記述されているものと同じであり得る。

図２Ａに示されるＲＫＡロール２２は、（標準に対して）ずれた歯パターンを含む。本明細書で使用するとき、用語「ずれた」は、隣接する歯がＣＤ方向の列に揃っていないことを意味する。本明細書で使用するとき、用語「標準」は、隣接する歯がＣＤ方向の列に揃っており、よってずれていないことを意味する。図２Ｃに示すように、ロール２２及び２４は、機械横断方向に揃っており、これによりＲＫＡロール２２上の歯３０は、リングロール２４上の溝２６に揃っている。歯３０がウェブに貫通すると、嵌合するリングロール２８の隆起がウェブを支持し、これによって歯３０がウェブに貫通でき、同時に相対する方向に開口部を形成することができる。

図２Ｄは、図２Ａ〜２Ｃに示されているもののような装置によって製造可能な、代表的な従来技術のウェブ３４の平面図を示す。結果として得られるウェブ３４は、開口部３８を取り囲む場所３６を含む。図２Ａ〜２Ｃのような従来技術の装置によって形成された開口部３８は、機械方向の長さＬと、機械横断方向の幅Ｗとを含む。これらの開口部は典型的にスリット状であり、特に、比較的強靱で、より回復性の高いウェブにおいて、幅Ｗは長さＬよりはるかに小さい。

ＩＩＩ．ウェブ材料に開口部を形成するための、凸状隆起から延出する歯を備えたロールを採用した、装置及びプロセス
一般に、この装置は２つの噛み合い形成構造を含み、それらの間にニップを形成する。形成構造は、ウェブに質感を付与することができるローラー、プレート、ベルト、スリーブ、その他の構造、又はこれらの組み合わせを含み得る。第１の形成構造は、この形成構造の表面上に複数の第１隆起及び第１溝を含み、この第１隆起は、上面を有し、この第１溝は下面を有する。この第１形成構造は更に、第１隆起の上面から外方向に延出する、複数の離間した歯を含み、各歯は開口部を形成することができ、この第１隆起の上面は、前記歯の先端と、前記第１溝の下面との間に配置される。第２形成構造は、複数の連続的な第２隆起及び第２溝を含む。

より具体的には、この装置は、一対の逆回転する相互噛み合いロールを含み、これらの間に単一のニップＮが形成される。本明細書に記述される装置は、便宜上、主にロールに関して記述されるが、この記述は、任意の好適なタイプの形成部材を含み得る任意の好適な装置に適用され、これには、一対のロール、複数対のプレート、パック（又は小プレート）付きコンベア、ベルト、又はこれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されないことが理解されよう。第１ロール及び第２ロールはそれぞれ表面１０６、１０８を含み、これらはそれぞれ複数の、円周方向に延在する複数の隆起及び溝を含む。あるいは、この隆起及び溝は、同じ方向に延在する隆起及び溝を有するロールに嵌合する限り、ロールの軸に対して平行方向に延在してもよい。第１ロールは更に、複数の離間した歯を含み、この歯は、隆起の上表面から外方向に延出している。これは、「凸状隆起」を形成する。第２ロールの隆起は、第１ロールの隆起の少なくとも一部の上面を超える深さまで、第１ロールの軸に向かって延出する。このようにして、歯の最初の噛み合いで開口部が形成され、これは次に、噛み合いが凸状隆起の下の深さに進行する際に、機械断面方向に伸張される。最初の開口部形成と、次の伸張とを１つのプロセス工程で行うことにより、歯がまだウェブを貫通している間に、結果として得られる開口部が、上述及び図２Ａ〜２Ｄに示されている標準歯ロールにより形成された開口部に比べ、機械断面方向により大きな幅を有する。

本発明の開口部は、従来技術の開口部に比べ、特により強靱なフィルム（例えば高濃度のＬＬＤＰＥを含むもの）を利用した場合に、より低いアスペクト比（開口部長さ：開口部幅）と、より大きな開口面積とを含む。新しい歯の形状により、より低いツール温度で大きな開口面積が促進され、これにより、従来の歯の形状では実現できなかったウェブ開口部形成が可能になる。新しいツール形状により、より低温（例えば摂氏３５〜７０度）で、又は更には装置の加熱を必要とせずに室温で、ウェブの開口部形成を行うことができる。更に、特に、除去される金属が少ないため、従来のツールに比べこのツールを形成するのに関与するコストが最小限又はより低くなる。したがって、室温前駆体ウェブを使用することができる。一実施形態において、この前駆体ウェブと相互噛み合いロールは加熱されない。あるいは、全体的に予熱されたウェブを使用することができる。あるいは、ウェブのゾーン予熱により、一部のゾーンに開口部を形成し、他の部分にバブルを形成することができる。予熱は、噛み合いの前にＲＫＡロールをラップするか（噛み合い前のラップ回数を変えることが可能）、又は、噛み合い前にリングロールをラップすることにより、達成することができる。同様に、加熱されたツール、又は加熱されていないツールを使用することができる。好適に、ウェブは、５０〜２００℃、又は５０〜１００℃に加熱されたＲＫＡロールをラップすることにより加熱される。ＲＫＡロール及びリングロールは、２つのロールの間で、外側表面の速度が同一速度で駆動されてよく、又は、異なる速度であってもよい。

以下の図は、特定のロール構成、及びこれにより形成され得る有孔ウェブ材料の非限定的な実施例を示す。これらの開口部は、単一のニップを利用することができ、開口部形成及び伸張の従来方法に比べ、より高速のプロセス速度で、場合によっては熱を使用せず、かつより安価で稼働できる（例えば、単に２つの相互噛み合いロールである単純な機械的プロセスであるため）。

図３Ａ及び３Ｂは、本発明の代表的な装置１００を示し、これは、１つの対の逆回転する相互噛み合いロール１０２、１０４を含み、これらの間に単一のニップＮが形成される。第１（上）ロール１０２は、図２Ａに示すＲＫＡロールの変形物である。この特定の変形物は、本明細書において「凸状隆起ＲＫＡロール」と呼ばれる。図３Ａ及び３Ｂに示す装置１００の第２（下）ロール１０４は、リングロールである。

図４Ａに示すように、第１ロール１０２は、複数の溝１１０及び隆起１２０と、その隆起１２０の上表面１２２から外方向に延出する、ずれて離間した複数の歯１３０とを含む。ロール１０４の構成は、隆起１２０の上面１２２が、方向的にロールの軸Ａに対して、歯１３０の先端部１３４と、溝１１０の下面１１２との間に配置されるようになっている。図４Ｂに示すように、第２ロール１０４は、複数の溝１４０及び隆起１５０を含む。溝１４０は下面１４２を有し、隆起１５０は上面１５２を有する。隆起１５０の上面１５２と溝１４０の下面１４２との間の距離は、ロールの外周全体で実質的に同一である。図４Ｃは、凸状隆起のずれたＣＤ ＳＥＬＦロールの形状における、別の第２ロール１０４Ｂである。このロール１０４Ｂの構成は、隆起１２０の上面１２２が、方向的にロールの軸Ａに対して、歯１３０の先端部１３４と、溝１１０の下面１１２との間に配置されるようになっている。図３Ａ及び３Ｂに戻って、第１ロール１０２の歯１３０及び隆起１２０は、第２ロール１０４の軸Ａに向かって延出し、第２ロール１０４の隆起１５０の少なくとも一部分の上面１５２を超える深さまで相互に噛み合う。

このプロセスに好適な歯は、ウェブの開口部形成に資するものでなければならない。ロール上の歯は、任意の好適な形状を有し得る。所与の歯は、平面図において長さと幅寸法が同じであり得る（円形又は正方形の平面図を有する歯など）。あるいは、この歯は、その幅よりも大きい長さを有してもよく（矩形平面を有する歯など）、その場合、歯は、その幅に対するその長さの任意の好適な縦横比を有し得る。この歯の好適な構成としては、三角形形状の側面を有する歯、正方形又は矩形形状の側面を有する歯、柱状形状を有する歯、角錐形状を有する歯、円形、楕円形、砂時計形状、星形状、多角形などを含む平面図形状を有する歯、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。多角形形状としては、矩形、三角形、五角形、六角形、又は台形が挙げられるが、これらに限定されない。歯の側壁は、底面から先端にかけて一定の角度で先細になっていてもよく、又はそれらは、角度を変化させてもよい。この歯は、図４Ａに示すように、歯の先端が単一点に向かって先細であってよい。この歯は、先が丸い先端、平らな先端を有し得、又は鋭い先端を形成し得る。あるいは、この歯は、図４Ｃに示すＳＥＬＦ歯のように、複数の頂点がある細長い歯先端に向かって、先細であり得る。ただし、歯の先端は、歯の垂直壁の少なくとも１つが鋭い頂点を形成していなければならず（例えば、図４Ｃに示すように、歯の先頭側及び後方側の垂直壁）、これにより歯がウェブに開口部を形成又は貫通する。図４Ｃに示す歯の場合、各歯は、１つは各歯の先頭側の縁、もう１つは各歯の後方側の縁で、合計２つの開口部を形成することができる。

図５Ａ〜Ｆに示す１つの代表的な実施形態において、第１ロール１０２は、隆起１２０の上面１２２から外方向に延出する複数の角錐形状歯１３０を含む。図５Ａは、別の代表的な隆起ＲＫＡロールの一部表面の斜視図である。図５Ａに示す歯配置の、図５Ｂは側面図、図５Ｃは端面図、及び図５Ｄは上面図である。図５Ｅは、図５Ｂに示される歯配列の線Ｄ−Ｄに沿った断面図である。図５Ｆは、図５Ｂに示される歯配列の線Ｅ−Ｅに沿った断面図である。図５Ｅに示す歯の断面積Ａ_ｔは、図５Ｆに示す歯の断面積Ａ_ｔｂより小さい。側面（例えば、図５Ｅに示す１３０ａ〜１３０ｆ）は、実質的に三角形であり、先端１３４から底面１３２まで一定角度で先細になっている。側面の数は４つ（例えば、図４Ａ）、６つ（例えば、図５Ａ〜６Ｃ）、又は１２以下の別の数であり得る。歯１３０は、間に溝１１０を有し、離間した円周方向の列に配置される。ＭＤ方向の先端間の歯の間隔Ｓ_ＭＤは、０．４ｍｍ〜１５ｍｍ（又は３ｍｍ〜８ｍｍ）である。ＣＤ方向のピッチＰは０．４ｍｍ〜１０ｍｍ（又は１ｍｍ〜３ｍｍ）である。歯は、夾角αが３０〜９０度（４５〜６５度）、歯の長辺（例えば、１３０ｃ、１３０ｆ）の側壁角βが３〜１５度、歯の先頭側の縁と後方側の末端夾角γ（例えば、側面１３０ａと１３０ｂの間の角、又は側面１３０ｄと１３０ｅの間の角）が４５〜１２０度（又は６０〜９０度）である。いくつかの場合において、ＭＤ及びＣＤ方向の歯の間隔、ずれ、及び含まれる末端角γは、歯がヘリカル研削により作製される際に選択される。

歯１３０と隆起表面１２２が接合する部分１３６の仕上げには様々な方法があり、例えば、各側面の先細部分が平面により切り取られている、切頭された状態（図６Ａ）；少なくとも１つの側面の先細部分が円弧により切り取られている、やや切頭された状態（図６Ｂ）；各側面の先細部分がいかなる形でも切り取られていない、非切頭状態（図６Ｃ）がある。図６Ａに示されている歯１３０は、先端１３４から底面１３２まで、先細の形状であり、切頭された下部１３６を有する。先細及び／又は切頭は、様々な度合で起こり得る。切頭された先細の歯は、製造が容易になる。この場合において、図７を参照して、末端角γ及び隆起仕上げは、ツールの軸方向に研削を進めながら、同時に、円周方向Ｄ_Ｃにツールを回転させることによって、製造実務において周知である単回のヘリカル切削加工工程で達成することができる。歯１３０の末端部は、切削経路Ｍ_Ｐに従って作製される。歯のずれＴ_Ｓに関して、含まれる末端角γは、２ ^＊ Ａｒｃｔａｎ（ＣＤ方向歯ピッチ「Ｐ」／歯のずれ「Ｔ_Ｓ」）として作製される。

歯１３０の間の隆起の上面１２２は、様々な方法で仕上げることができる。例えば、表面１２２は、丸みを帯びていてよく、又は丸みを帯びていなくともよい。丸みを帯びた表面は、特にフィルムの場合、形成中の断裂からウェブを保護し得る。一方、丸みを帯びていない表面は（例えば図６Ａ〜６Ｃの表面１２２など）よりコスト効率が高い可能性がある。

凸状隆起ＲＫＡロール１０２の構成は、隆起１２０の上面１２２が、方向的にロール１０２の軸Ａに対して、歯１３０の先端部１３４と、溝１１０の下面１１２との間に配置されるようになっている。歯の高さｈ_ｔは、歯１３０の先端部１３４と、溝１１０の下面１１２との間の距離として画定される。歯の高さｈ_ｔは、１ｍｍ〜１２ｍｍ、又は２ｍｍ〜８ｍｍ、又は３ｍｍ〜６ｍｍである。隆起高さｈ_ｒは少なくとも、歯の高さの２０％、典型的には２０％〜９５％である。断面深さｄ_ｃｃは、歯１３０の先端１３４と隆起１２０の上面１２２との間の距離として画定される。この実施形態において、歯１３０の先端１３４と隆起１２０の上面１２２との間の距離は、実質的にロールの円周と同じである。断面深さｄ_ｃｃは、開口部を形成するのに必要な変形の量に依存する。例えば、断面深さｄ_ｃｃは、０．２ｍｍ〜９ｍｍ、又は１．０ｍｍ〜４．０ｍｍ、又は２．０ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲であり得る。より小さな断面深さｄ_ｃｃ（同じＤＯＥで）は、より大きな開口部を形成する。一対のロール１０２、１０４の係合の深さは、断面深さｄ_ｃｃより大きくなければならない。係合の深さは好適なように、断面深さより少なくとも０．１ｍｍ大きいか、又は少なくとも０．３ｍｍ大きい。ニップＮでのＤＯＥは、０．５ｍｍ〜１０ｍｍ、又は３ｍｍ〜７ｍｍ、又は３ｍｍ〜４ｍｍである。

隆起高さｈ_ｒは、隆起１２０の上面１２２と溝１１０の下面１１２との間の距離として画定される。いくつかの実施形態において、図３Ｂ及び４Ａに示すように、第１ロール１０２は断面幅を含み、隆起１２０の上面１２２と溝１１０の下面１１２との間の距離は、実質的に、ロール１０２のロールの円周及びＣＤ方向幅の横断距離と同じである。又は、第１隆起の上面と第２溝の下面との間の距離は、円周又は第１ロールのＣＤ方向幅の横断距離を変化させ得る。凸状隆起ロールの種々の代替の実施形態が可能である。例えば、図８のロール１６２に示すように、隆起の高さｈ_ｒは、歯１６８の少なくともいくつかの間で異なり得る。隆起の高さｈ_ｒは、望ましい開口部を形成するのに必要な変形の度合に依存する。一対の歯１６８の間の少なくとも１つの隆起１６４の上面１６６は、高さｈ_ｒ１を有し、これは、別の一対の歯１６８の間の別の隆起１６４の高さｈ_ｒ２よりも、少なくとも１０％、２０％、又は３０％大きい。このロール１６２は、凸状隆起ＲＫＡロール１０２の代わりに、図３Ａに示されるようなプロセスで使用され得る。第２ロールは、円周方向又は軸方向のいずれかに、様々な高さの隆起を備えたリングロールであり得る。

図９Ａは、ウェブ１７０の一例を示す。これは、上ロール１０２には、ずれた歯パターンを備えたＲＫＡ凸状隆起を、下ロール１０４にはリングロールを有する、図３Ａに示されている装置で作製され得る。ロール１０２及び１０４は、機械横断方向に揃っており、これにより第１ロール１０２上の歯１３０は、第２ロール１０４上の溝１４０に揃っている。第１ロール１０２上の歯１３０がウェブ１７０に貫入すると、ＲＫＡ凸状隆起ロール１０２上の歯１３０の間の隆起１２０が、ウェブ１７０を支え、これにより第２ロール１０４上の隆起１５０は、ウェブ１７０を機械横断方向に伸張させることができる。

初期状態のウェブは、比較的平坦であるものとして考えることができ、全体的に非有孔領域を含む。ウェブ１７０は第１表面１７０Ａ及び第２表面１７０Ｂを有する。ウェブがロール間のニップＮ（例えば図３Ａに示されているもの）に、機械方向に供給されると、このウェブは、（ｉ）第１ロール１０２の歯１３０により開口部形成されて、複数の離間した開口部１７２が形成され、かつ（ｉｉ）第１ロール１０２の隆起１２０により伸張されて、開口部１７２が機械横断方向に伸張される。図９Ａのウェブ平面図に示されているように、この結果として得られるのは、開口部１７２と、開口部１７２を取り囲む場所１７４とを含む、有孔ウェブ１７０である。開口部１７２は、ウェブ１６０の面を一方向（図９Ａにおいて下向き）に押し出すことができ、これによって開口部１７２は高さＨ_ａを有し得る。開口部１７２は、ＭＤ及びＣＤ方向の列に揃えられる。図９Ｂは、単一開口部１７２の拡大平面図を示す。開口部１７２は、機械方向長さＬ_ａと、機械横断方向幅Ｗ_ａとを含む。この開口部は好ましくは、長さを幅で割ったアスペクト比ＡＲが、１〜４、又は１．２５〜３、又は１．５〜２．５、又は１．６〜２．３である。開口部１７２は更に、個々の開口部面積Ａ_ａと、開口面積を取り巻く周長Ｐ_ａとを含む。有孔ウェブは、ウェブ合計面積の５％〜２５％、又は９％〜２１％、又は１０％〜１６％、又は１４％〜２０％の合計開口部面積を含む。この有孔フィルムは、１．５Ｎ〜５Ｎ、２Ｎ〜４Ｎ、２．５Ｎ〜４Ｎ、２．５Ｎ〜３．５Ｎ、又は２．７Ｎ〜３．９Ｎの範囲の、機械横断方向の断裂強度又は引張り強度（２５．４ｍｍ当たり）を含む。この有孔不織布は、２Ｎ〜２０Ｎの範囲又はこれ以上の、機械横断方向の引張り強度（２５．４ｍｍ当たり）を含む。一実施形態において、ウェブは、機械方向及び機械横断方向を含み、開口部は、機械方向の長さ及び機械横断方向の幅を含み、かつ複数の開口部は、長さを幅で割ったアスペクト比が１〜４である。

いくつかの実施形態において、上記の伸張工程は、開口部のＣＤ方向幅を拡げるだけでなく、交互に配置される隆起及び溝をも形成し、開口部は、溝内に配置される。２つのロール上の隆起に接触しているウェブ部分は、隆起の上面で摩擦固定され、伸張されないが、隆起の間にあるウェブは、平面から外れて伸張される。平面から外れて伸張されるウェブ部分は、よりｚ方向に向けられる。その結果、隆起及び溝を備え、開口部が溝内に配置されたウェブが形成され得る。ウェブが上下逆さまになった場合、溝は隆起になり、隆起は溝になり、よって開口部は隆起内に配置されることに注意されたい。隆起の上面の繊維及び溝の底面の繊維は、側壁にある繊維よりも、よりＸ−Ｙ平面に方向付けられている可能性がある。

フィルムの場合、伸張された領域では、ウェブは薄くなり、坪量が減少する。一方、ロールの隆起上で摩擦固定されるウェブ領域では、ウェブ厚さと坪量は維持される。この結果、ウェブは、より大きな厚さとより小さな厚さの領域が交互に配置され、かつ、より大きな坪量の領域とより小さな坪量の領域とが交互に配置され、より大きな厚さ及び坪量の領域は、隆起の上面及び溝の下面に配置され、より小さな厚さ及びより小さな坪量の領域は、上面と下面との間の側面に配置される。図１１は、２５ｇｓｍのＰＥフィルムウェブ２１０の平面図である（フィルムは伸張／平坦化されて、大きな坪量領域２１２及び小さな坪量領域２１４が示されている）。ウェブ２１０は更に、隆起Ｒ、溝Ｇ、及び側壁Ｓを示す。開口部２１６は溝Ｇ内にある。明らかなように、大きな坪量領域２１２は隆起Ｒ及び溝Ｇにあり、小さな坪量領域２１４は側壁Ｓにある。

不織布の場合、坪量は、伸張領域において減少し、これにより、ここでも、より大きな坪量とより小さな坪量の領域を交互に備えたウェブがもたらされ、より大きな坪量の領域は、隆起の上面及び溝の下面に配置され、より小さな坪量の領域は、上面と下面との間の側面に配置される。図１２は、６０ｇｓｍのポリプロピレン不織布ウェブ２２０の平面図である（不織布は伸張／平坦化されて、大きな坪量領域２２２及び小さな坪量領域２２４が示されている）。ウェブ２２０は更に、隆起Ｒ、溝Ｇ、及び側壁Ｓを示す。開口部２２６は溝Ｇ内にある。熱又は融合接着点２２８は、ウェブ２２０の様々な位置に存在し得る。明らかなように、大きな坪量領域２２２は隆起Ｒ及び溝Ｇにあり、小さな坪量領域２２４は側壁Ｓにある。不織布の場合、繊維がほぐれ、互いに離れる可能性があるため、ウェブ厚さは伸張領域であっても低減しないことがある。ただし、個々の繊維の一部の太さは、伸張の結果として低減することがある。坪量を特徴付けるために使用されるウェブの「領域」には、開口部自体は除外されることに注意されたい。

伸張の結果、ウェブは、伸張の方向に永久的に細長くなる。ウェブが波形状態に留まる場合、増加したウェブ幅の大半は、ウェブ内に形成された隆起及び溝によって吸収される。あるいは、張力をかけてウェブを伸張させ、これにより、隆起及び溝の高さ及び頻度を低減させることができ、ウェブの全体的な坪量を低下させることができる。望ましい場合は、ウェブを伸張させて、隆起及び溝がもはや存在しないようにすることができ、これによりウェブが平坦な状態に戻される。この変形プロセスは、ウェブを、ＣＤ方向に１０％、１５％、２０％、２５％、又はそれ以上、伸張又は拡張させることができる。隆起及び溝の永久的伸張の程度と変形の度合は、ツール形状、プロセス条件、及び材料の特性に依存する。典型的にこのプロセスは、フィルム材料よりもはるかに、不織布ウェブ材料を永久的に伸張又は拡張させる。例えば、ウェブはＣＤ方向に、１６５ｍｍから１９０ｍｍへと拡張され得る。好適なように、ウェブは、初期ウェブ坪量を有し、より低い坪量領域は、初期ウェブ坪量よりも低い坪量を有する。

図１３は、図１２に示されるウェブ２２０の断面図であり、隆起Ｒ、溝Ｇ、及び、ウェブの断面を通って水平に引かれた軸Ｘが示されている。Ｘ軸より上であるが隆起の上面より下の領域は中空であり、又は中空領域ＨＡを含む。同様に、Ｘ軸より下であるが溝の下面より上の領域は中空であり、又は中空領域ＨＡを含む。好適なように、隆起の上面でのウェブ厚さと、溝の下面でのウェブ厚さは、同様である。隆起の上面でのウェブ厚さと、溝の下面でのウェブ厚さは、側壁のウェブ厚さと同様であり得る。「同様」とは、その厚さが互いの約６０％以内であることを意味する。あるいは、隆起の上面でのウェブ厚さと、溝の下面でのウェブ厚さは、側壁のウェブ厚さよりも大きい。図１４は、隆起２３２、溝２３４、及び側壁２３６を有する別の不織布ウェブ２３０の側面斜視図である。図１５は、隆起２４２及び溝２４４並びに開口部２４６を含む、２８ｇｓｍのポリエチレン／ポリプロピレン二成分不織布ウェブ２４０の上面斜視図であり、開口部幅Ｗ_ａは、隆起幅Ｗ_ｒよりも大きい。図１６は、フィルムウェブ２５０の断面図であり、隆起２５２の上面又は溝２５４の下面よりも、側壁２５６でより薄くなっている様子が示されている。

本明細書における関心対象のプロセスは、材料をより穏やかに変形するために、又はより大きな永久的変形を付与するために、複数の変形工程を利用することができる。そのような複数の変形工程は、米国特許出願第１３／０９４，１９５号（Ｌａｋｅら）に記述されている任意の好適な装置により実施することができる。好適なように、少なくとも第１ロール又は第２ロールは、１つ以上の追加のロールと共にニップを更に形成し、これにより更にウェブを伸張又は変形させる。図１０に示す１つの構成２００において、リングロール２０２は、凸状隆起ロール２０４と嵌合し、これが次に、別のリングロール２０６と嵌合して、これによりロールが遊星配置又は衛星配置にある。複数の変形工程を利用するプロセスは更に、入れ子配置になった比較的少数のロールを有する入れ子装置上で実施することができ、又は、そのような装置は、任意の好適な数のロールを備えた混成、閉ループ、及び共有バンクとして、望ましい変形を実施する。

有孔ウェブ材料の多くの別の実施形態、及びこれを作製するプロセスが可能である。例えば、ウェブ材料は、様々な特徴を中に備えた、表面にわたる様々なゾーン（変形されたゾーン及び／又は変形されていないゾーンを含む）を有して提供され得る。このゾーンは、隆起高さ、隆起間隔、開口部サイズ、繊維直径、フィルム厚さ、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの特徴によるものであってよい。一実施形態において、有孔ウェブ材料は、開口部のゾーンを有し、場合によっては隆起及び溝のゾーンを有して提供され得る。本明細書で開示されるウェブは、様々なサイズの開口部、及び／又は、様々なサイズ及び頻度の隆起及び溝を備えたゾーンを含み得る。ウェブは、１つ以上の層を含み得る。別の一実施形態において、フィルムは、伸張領域及び非伸張領域を含む微小非平坦フィルムであり、伸張領域は、非伸張領域とは異なる微小非平坦特性を有し、かつ、この微小非平坦特性は、開口面積、サイズ、向き、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。本明細書に記述されるプロセス及び装置により作製されたウェブは、変形されたゾーンに亘って非連続的に配置される隆起、あるいは、変形されたゾーンに亘って連続的に配置される隆起を含み得る。そのような有孔ウェブ材料を形成するために、使用されるリングロールは、隆起及び溝のゾーンを含み得る。あるいは、このリングロールは、隆起が異なる高さであるゾーンを有し得、これによって係合深さ（ＤＯＥ）を変え、凸状隆起より下の深さを変え、及びこれによって、幅及び開口面積の異なる開口部を形成することができる。あるいは、又はこれに加えて、凸状隆起ロールは様々なゾーンを含み得、隆起高さは、様々なゾーンにおいて異なり得る。

（実施例１）
図１７に示すウェブ３００（微小開口部３１２及び微小開口部３１４）のように、ポリマーフィルムに開口部を形成するための非限定的な一実施例において、装置は、係合深さ３．８ｍｍで１．５ｍｍピッチリングロールと相互に噛み合う、１．５ｍｍピッチの凸状隆起ＲＫＡロールを含んで使用され得る。凸状隆起ＲＫＡロールは、長手方向がＭＤ方向になるように向けて配置される歯を有する。歯は、図５Ａに示すようにずれたパターンで配置される。歯は、底面から先端の尖点まで先細になった６つの面を備えた角錐形状を有し、高さｈ_ｔは４．７ｍｍである。歯は、夾角（図５Ｂのα）が６２度、歯の長辺の側壁角度が約６度（図５Ｃのβ）、及び、端面夾角が９０度（図５Ｅのγ）である。ＲＫＡロール上の歯の間にわたる隆起は丸み付けされておらず、平らな表面を形成する。歯は図６Ｂに示すように、やや切頭された形状の隆起に形成される。隆起及び溝は、リングロールの周りに円周方向に延在する。

ロールの歯には２つの異なる部分があり、これらは、凸状隆起の利点を示すために提示され、それぞれ「セクションＡ」及び「セクションＢ」と呼ばれる。セクションＡは、ＭＤ方向の先端間歯間隔Ｓ_ＭＤが４．９ｍｍ、断面深さ（図６Ａのｄ_ｃｃ）が３．６ｍｍ、結果として得られる隆起高さ（図６Ａのｈ_Ｒ）が１．１ｍｍである。セクションＢは、ＭＤ方向の先端間歯間隔Ｓ_ＭＤが３．７ｍｍ、断面深さｄ_ｃｃが２．７ｍｍ、結果として得られる隆起高さｈ_ｒが２．０ｍｍである。

嵌合するリングロールは、ピッチ１．５ｍｍ、高さ４．８ｍｍ、先端半径０．１２ｍｍ、及び側壁角度約４度である。両方のロールが直径約２０５ｍｍであり、８０℃に加熱される。ＲＫＡロール及びリングロールは、歯のいずれかの側面上の隙間がほぼ等しいようにＣＤ方向に整列される。

前駆体ウェブは、ＲＫＷ−Ｇｒｏｕｐ（ドイツ）から入手される、坪量２６ｇ／ｍ^２の、ＬＬＤＰＥとＬＤＰＥの配合物の微小多孔性ポリマーフィルムである。ＬＬＤＰＥはフィルム組成物の約６０％を構成し、ＬＤＰＥは約３０％であり、並びに不活性物質及びＴｉＯ_２などの充填剤、並びにこれらの担体樹脂が残りの１０％を構成する。微小開口部は５５メッシュ（直交方向に２．５ｃｍ当たり（１インチ当たり）の開口部数）、正三角形パターンに配置され、中心間間隔は約４６２マイクロメートルである。開口部直径は１７５〜２００マイクロメートル、先細円錐の高さは約１２０マイクロメートルである。

前駆体ウェブはあらかじめリングロールに巻き付けられ、次に、４８０メートル／分のウェブ直線速度で、相互噛み合いロールの間を通過する。フィルムの微小開口部形成された円錐側が、ＲＫＡロールに面するように配置される。使用される係合深さは３．８ｍｍである。結果として得られるフィルムは、図１８Ａ及び１８Ｂに低倍率で示される。このフィルムの開口面積（開口部のあるフィルム面積％）、開口部長さ、及び開口部幅は、例えばＣｏｇｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎａｔｉｋ（マサチューセッツ州）から商品名ＩＮ−ＳＩＧＨＴとして購入することができるような、画像システムで測定される。セクションＡ（図１８Ａ）対セクションＢ（図１８Ｂ）の開口部の開口面積、長さ、及び幅の比較を、下記の表に示す。図１８Ａ及び１８Ｂは、微小開口部３２２、３４２及び開口部３２４、３４４を有するフィルムウェブ３２０、３４０を示す。

（実施例２）
溝内に開口部を有する波形ウェブを製造するための非限定的な一実施例において、装置は、係合深さ６．３ｍｍで２．０ｍｍピッチリングロールと相互に噛み合う、２．０ｍｍピッチの凸状隆起ＲＫＡロールを含んで使用され得る。凸状隆起ＲＫＡロールは、長手方向がＭＤ方向になるように向けて配置される歯を有し、隆起及び溝は、リングロールに沿って円周方向に延在する。歯は、図５Ａに示すようにずれたパターンで配置される。歯は、底面から先端の尖点まで先細になった４つの面を備えた角錐形状を有し、高さｈ_ｔは６．９ｍｍである。歯は、夾角（図５Ｂのα）が５７度、及び歯の長辺の側壁角度が約５度（図５Ｃのβ）である。ＲＫＡロール上の歯の間にわたる隆起は丸み付けされておらず、平らな表面を形成する。歯は図６Ｃに示すように、切頭されていない形状の隆起に形成される。歯は、ＭＤ方向の先端間歯間隔Ｓ_ＭＤが８．０ｍｍ、断面深さ（図６Ａのｄ_ｃｃ）が３．７ｍｍ、結果として得られる隆起高さ（図６Ａのｈ_Ｒ）が３．２ｍｍである。

嵌合するリングロールは、ピッチ２．０ｍｍ、高さ６．９ｍｍ、先端半径０．１２ｍｍ、及び側壁角度約４度である。両方のロールが直径約１４２ｍｍである。ＲＫＡロール及びリングロールは、歯のいずれかの側面上の隙間がほぼ等しいようにＣＤ方向に整列される。

第１の前駆体ウェブは、Ｃｌｏｐａｙ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｃｏ．（オハイオ州）から入手される、坪量２５ｇ／ｍ^２の、ＬＬＤＰＥとＬＤＰＥの配合物のポリマーフィルムである。前駆体ウェブは、あらかじめリングロールに巻き付けられ、次に、２０メートル／分のウェブ直線速度で、相互噛み合いロールの間を通過する。結果として得られる波形の有孔フィルムは、図１１に示される（フィルムは、高坪量領域と低坪量領域を示すために伸張／平坦化されている）。画像は、光学顕微鏡（例えば、Ａｌｌａｓｓｏ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから購入できるもの）を使用して、赤色ＬＥＤバックライトを使用し、低倍率で撮影された。

第２の前駆体ウェブは、Ｆｉｂｅｒｗｅｂ（フランス）から入手される坪量６０ｇ／ｍ^２の熱接着ポリプロピレン不織布である。前駆体ウェブは、あらかじめリングロールに巻き付けられ、次に、２０メートル／分のウェブ直線速度で、相互噛み合いロールの間を通過する。結果として得られる波形の有効不織布が、図１２（平面図；ウェブは、高坪量領域と低坪量領域を示すために伸張／平坦化されている）、図１３（断面図）、図１９Ａ（凸状隆起ＲＫＡ側）、及び図１９Ｂ（リングロール側）に示される。画像は、光学顕微鏡（例えば、Ａｌｌａｓｓｏ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから購入できるもの）を使用して、低倍率で撮影された。図１９Ａ及び１９Ｂのウェブ４００は、交互に配置される隆起４０２及び溝４０４を含み、開口部４０６は溝４０４内にある。

本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に断らないかぎり、そのような寸法のそれぞれは、記載された値及びその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば、「４０ｍｍ」として開示されている寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することが意図される。更に、本明細書において列記される数値範囲は、それぞれの分離した数値、並びに、その範囲内にある他のより狭い範囲をも含む。本明細書の全体を通じて与えられるすべての最大の数値限定は、それよりも小さい数値限定を、そうしたより小さい数値限定があたかも本明細書に明確に記載されているものと同様にして包含するものと理解すべきである。本明細書全体を通して記載される全ての最小数値限定は、このようなより高い数値限定が本明細書に明示的に記載されているかのように、全てのより高い数値限定を含む。本明細書全体を通して記載される全ての数値範囲は、このようなより狭い数値範囲が本明細書に明示的に記載されているかのように、このようなより広い数値範囲内の全てのより狭い数値範囲を含む。

本発明の「発明を実施するための形態」で引用したすべての文献は、関連部分において本明細書に援用するが、いずれの文献の引用もそうした文献が本発明に対する先行技術であることを容認するものとして解釈されるべきではない。この文書における用語のいずれかの意味又は定義が、参照することにより組み込まれる文献における用語のいずれかの意味又は定義と矛盾する範囲については、本文書においてその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。

本発明の特定の実施形態が例示され記載されてきたが、本発明の趣旨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。

Claims (14)

1. ａ．交互に配置される隆起及び溝と、
   ｂ．交互に配置される低坪量領域及び高坪量領域と、
   を含むウェブであって、
   前記高坪量領域は、前記隆起及び前記溝内に配置され、
   前記低坪量領域は、前記隆起と前記溝との間の側壁内に配置され、
   前記溝内に配置された前記高坪量領域は、開口部を含む、ウェブ。
2. 当該ウェブは、平坦フィルム、微小非平坦フィルム、熱接着点を含む不織布ウェブ、熱接着点を含まない不織布ウェブ、紙基材、積層材、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載のウェブ。
3. 当該ウェブは、前記隆起の頂部より下の領域及び前記溝の底部より上の領域に、ウェブの存在しない空き空間を含む、請求項１又は請求項２に記載のウェブ。
4. 当該ウェブは、初期ウェブ坪量を有し、
   前記低坪量領域は、前記初期ウェブ坪量よりも低い坪量を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のウェブ。
5. 当該ウェブは、初期ウェブ厚さを有し、
   当該ウェブは、フィルムであり、
   前記高坪量領域は、前記低坪量領域よりも厚く、
   前記低坪量領域は、前記初期ウェブ厚さよりも薄い、請求項１〜４のいずれか一項に記載のウェブ。
6. 前記隆起は、不連続に配置される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のウェブ。
7. 当該ウェブは、プロセス後に、より幅広になる、請求項１〜６のいずれか一項に記載のウェブ。
8. 当該ウェブは、様々な特徴を中に備えた、表面を横断する様々なゾーンを含み、
   前記様々なゾーンは、隆起高さ、隆起間隔、開口部サイズ、繊維直径、フィルム厚さ、又はこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの特徴が異なる、請求項１〜７のいずれか一項に記載のウェブ。
9. 間に側壁を伴って交互に配置される隆起及び溝を含むウェブであって、
   前記隆起は、頂部を有し、
   前記溝は、底部を有し、
   当該ウェブは、前記隆起の頂部より下の領域及び前記溝の底部より上の領域に、ウェブの存在しない空き空間を含み、
   前記溝は、開口部を有し、
   当該ウェブは、直径を有する繊維を含む不織布ウェブであり、
   前記隆起の前記頂部の前記繊維直径の平均と、前記溝の前記底部の前記繊維直径の平均が、前記側壁の前記繊維直径の平均よりも大きい、ウェブ。
10. 当該ウェブは、厚さを含み、
    前記隆起の前記頂部の前記ウェブ厚さ及び前記溝の前記底部の前記ウェブ厚さが、前記側壁の前記ウェブ厚さの６０％以内である、請求項９に記載のウェブ。
11. 前記隆起の前記頂部の前記ウェブ厚さ及び前記溝の前記底部の前記ウェブ厚さが同様である、請求項９又は請求項１０に記載のウェブ。
12. 間に側壁を伴って交互に配置される隆起及び溝を含むウェブであって、
    前記隆起は、頂部を有し、
    前記溝は、底部を有し、
    当該ウェブは、前記隆起の頂部より下の領域及び前記溝の底部より上の領域に、ウェブの存在しない空き空間を含み、
    前記溝は、開口部を有し、
    当該ウェブは、厚さを有し、
    前記隆起の前記頂部の前記ウェブ厚さ及び前記溝の前記底部の前記ウェブ厚さが、前記側壁の前記ウェブ厚さよりも大きく、
    当該ウェブは、微小非平坦フィルム又は平坦フィルムであり、
    前記フィルムが、伸張領域及び非伸張領域を含む微小非平坦フィルムであり、前記伸張領域が、前記非伸張領域とは異なる微小非平坦特性を有し、前記微小非平坦特性が、開口面積、前記開口部のサイズ、前記開口部の向き、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、ウェブ。
13. 当該ウェブは、伸張領域を含み、
    前記伸張領域における前記ウェブ厚さは、元の前記ウェブ厚さの２０％〜８０％である、請求項１２に記載のウェブ。
14. 当該ウェブは、合計ウェブ面積の５％〜２５％の合計開口面積を含む、請求項１２又は請求項１３に記載のウェブ。

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