JP6302898B2 - 多種の層および帯域を備えていている伸縮性シートおよび当該製品を生産する方法 - Google Patents

Description

本発明は、天然エラストマー類およびその他の合成ポリマー類などの可撓性、伸縮性および／または、弾性材料から成る、二次元的なおよび三次元的な製品、シートなどの製品およびシートに関する。本発明は、さらに、二次元的なおよび三次元的な伸縮性および弾性を有する製品を作るために、繊維などの付加材料を層状化する方法に関する。

本出願は、係属中の米国特許出願第１２／８７５，７１６号を改良したものである。前述の出願では、天然ゴムおよびルース繊維などの伸縮性材料を備えている伸縮性不織布シートをコンベヤーベルトまたは金型などのワークピース成形具上で生産する方法によって生産される製品が紹介されていた。本最新の出願では、製品特性にいくつかの新機能を採り入れることで、製品の利用および用途がさらに広がることを願う。

本発明は、主として、天然ラテックスゴムまたはポリウレタンを、これらに限定するわけではないが含む、弾力的エラストマー類などの材料から成る伸縮性、弾性または形状保持性を有する製品である可変的な層状シートを、主要な１つまたは複数の材料をワークピース成形具などの壁の表面に噴霧する多種の制御噴霧ユニットを使用して生産する方法に関する。結果的に得られる製品は、シートの中に一体化された少なくとも２つの異なる帯域を有するシートである。本発明は、さらに、同じまたは異なるタイプのルース繊維で片面または両面が表面被覆された製品を作成する改良型の方法、および同じまたは異なる微細孔領域を当該製品の中に生成する方法に着眼するものである。

本発明は、異なる区域では異なる厚み、複合物および構造物を備えたシートを開示する。当該シートまたは織物の作成は、「３Ｄプリント」と非常に類似している。

開示する技術を用いて不織布使い捨て織物を作成することは、実際のところ、織物を３Ｄプリントすることである。

１つの態様では、本発明は、２つ以上の帯域から成るシートを提供し、少なくとも１つの帯域は、残りの帯域の１つとは異なる複合物および特徴で特徴付けられ、シートは、伸縮性を有し、不織布である。

別の態様では、本発明は、異なる機械もしくは区画または異なる材料を異なるレイアウトで使用して、１つ以上の材料をコンベヤまたは金型上に塗布することで、２つ以上の帯域を備えたワークピースを生産することを含んだ、伸縮性ワークピースを生産する方法を提供し、少なくとも１つの帯域は、残りの帯域の１つとは異なる材料機能を備えている。

本発明のこれらおよび他の実施形態は、以下の詳細説明に照らし合わせることで明白となるであろう。

以下の図は、本発明の２つの可能な実施形態の例を示す。

本発明のシートの断面を表し、シートは、２つの帯域、帯域１（左）と帯域２（右）を有する。各帯域は、３層から成る。両方の帯域の上層は、複合物１でできている。帯域１の中間層は、複合物２でできており、帯域２の中間層は、複合物３でできている。帯域１の最下層は、複合物３でできており、帯域２の最下層は、複合物２でできている。 本発明のシートの断面を表し、シートは、図１で説明したのと同じ構造を有しており、特定の箇所で上層（複合物１）の上に作られ、帯域１を完全に被覆し、帯域２の一部だけを被覆する複合物４の付加的な層をさらに備えている。この特異的な構造により、シートの異なる区域の厚みに違いが生じている。

本発明は、概括的には、天然ラテックスゴム、ポリウレタンまたは他の合成材料などの弾力的エラストマー類を含む、噴霧可能な液体状態の、主要な材料から成る伸縮性、弾性または形状保持性を有する製品、および液状材料をワークピース成形具などの壁の表面の上に制御しながら噴霧することを用いて当該製品を生産する方法に関する。結果的に得られる製品は、要望通り少なくとも２つの異なる帯域を有するシートである。本発明は、さらに、当該製品の異なる帯域で通気性または透過性を得るために、片面または両面が繊維フロック加工された表面を有する製品、およびそれぞれの異なる帯域で所望のレベルの細孔を有する不織布シートなどの製品に着眼する。本発明は、さらに、独創的な方法で生産される製品に着眼する。本発明により生産される製品は、製品の両面上に改良型の仕様および触感を有する。一体化シートは、異なる材料の異なるシートを一緒に取り付ける必要なく、異なる区域では異なる性能を備えた製品の作成を可能にする。

「シートの中で一体化された」という語句は、一方が他方に隣接した２つの帯域の複合物が、それらの接続境界で混合されて、連続的な継ぎ目のないシートを作り出していることを意味している。

用語「フロック」または「フロック加工」は、ルース繊維を表面上に塗布する、取り付ける、または接着する過程を指している。

用語「成形具」、「金型」または「ワークピース成形具」は、同義的に使用している。成形具または金型は、任意の所望の形状または大きさで作られた物体であり、製品を作る形状成形具として機能する。例えば、フェイスマスクの形状をした製品が所望される場合、所望のフェイスマスクの形状および大きさを示す成形具または金型が構築され得る。成形具は、平形ベルトコンベヤのように、平らで二次元的であってもよい。あるいは、成形具は、三次元的でもよく、ワークピースが実質的に同じ形状となる複雑な形状を有していることができる。さらに、成形具は、金属（例えばアルミニウム）、磁器、セラミック、プラスチックまたは複合物（例えば金属とプラスチック）などの任意の適切な材料で作られてもよい。

用語「製品」および「ワークピース」は、同義的に使用され、さらに、本発明の方法、機器および成形具を使用して生産することができる任意の物体を含む場合がある。伸縮性、弾性を有する製品には、パイプ、シール、膜シート、フィルタ膜などの工業的利用、食品などの生鮮食品を含む物体用の通気性のある伸縮性包装紙または被覆材のような食品業界、包帯材および帯具などの医療関連品に関する医療業界、保護的な衣服およびブラジャー、パンツ、ソックスまたは手袋のような下着および獣医学的または屋外使用用の何らかの他の衣服、下着または着衣を含む衣類などの衛生、運動競技および個人衛生学的業界を含む多種の用途があるが、これらに限定するわけではない。衣類の他の例は、２００３年１１月２６日出願の米国特許出願第１０／７２３，２４４号、および１９９９年８月５日出願の米国特許出願第０９／７４４，７７９号に記載されており、両出願の全てを参考文献としてここに援用する。

語句「ルース繊維」は、天然材料または合成材料などの任意の適切なルースフロック加工繊維材料を指しており、親水性、疎水性またはこれら２つを組み合わせて有していてもよい。親水性繊維は、湿潤性繊維、すなわちそれらを親水性、吸収性繊維および高吸収性ポリマー繊維にするように処理された疎水性繊維を含む。湿潤性繊維の例には、複合繊維、ポリプロピレン繊維、および例えば界面活性剤で処理されたポリエステル繊維が含まれる。湿潤性繊維の例は、ＩＣＩ Ａｍｅｒｉｃａｓ社から市販されているＴｗｅｅｎ ２０などの界面活性剤で処理される、ＤｕＰｏｎｔ社から市販されているＤｕＰｏｎｔ−Ａｋｒａ Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ Ｔｙｐｅ １１Ａ Ｂｒｉｇｈｔなどのポリエステル繊維である。吸収性繊維は、親水性繊維である。吸収性繊維は、レーヨン繊維、アクリル繊維、ナイロン繊維、ポリビニルアルコール繊維および天然のまたは再生されたセルロース化合物の繊維を含み得る。吸収性繊維の例は、レーヨン繊維である。高吸収性ポリマー繊維は、膨張可能であり、かつ１％の食塩溶液を（繊維重量の）１グラム当たり約５グラムより多く吸収することができる親水性繊維である。高吸収性ポリマー繊維の例は、ポリアクリレート繊維、グラフト化セルロースの繊維およびマレイン酸の繊維である。高吸収性ポリマー繊維の例には、Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ａｂｓｏｒｂｅｎｔｓ社から市販されているＯＡＳＩＳ Ｔｙｐｅ１０１、およびカナダ、アルバータ州のＣａｍｅｌｏｔから市販されているＣＡＭＥＬＯＴが含まれる。本発明で使用するのに好適な繊維は、綿繊維である。ルース繊維を表面に塗布することができるように供給する任意の適切な方法を用いることができる。例えば、ルース繊維を、壁表面上へ噴霧すること、または吹き付けることができ、ならびに静電気的におよびまたは空気圧でフロック加工することができる。

語句「製品材料」は、天然ポリマー類または合成ポリマー類などの適切な伸縮性材料を含んでいる。天然ポリマーには、ラテックスゴムが含まれるが、これに限定されるものではない。合成ポリマーには、ポリウレタンが含まれるが、これに限定されるものではない。噴霧目的では、製品材料のエマルジョン類、懸濁液または溶液、例えば液状ラテックスゴムが、一般的には使用される。製品材料を噴霧した後、付加的な処理段階の有無にかかわらず、製品材料は、表面からはずれる前に乾燥することが可能であることが好ましい。乾燥過程は、製品材料の選択に応じて、硬化または凝固過程を含んでいてもよい。例えば、ラテックスゴムが製品材料として用いられる場合、ラテックスゴムは、乾燥するにつれて硬化する。本発明を実施する場合、好適な製品材料は天然ラテックスゴムであり、これは、耐久性、可撓性、伸縮性、弾性保形性を有する製品を形成する。

用語「壁」は、製品が実質的に同じ形状となる、平コンベヤーベルトまたは何らかの適切な形の平面などの、平らなまたは二次元的ワークピース成形具を指す場合がある。あるいは、壁は、ワークピースが実質的に同じ形状となる複雑な形状を有する三次元的ワークピース成形具であってもよい。あるいは、壁は、非平坦な、エンボス加工された、または複雑形状のコンベヤーベルト、有孔コンベヤーベルトまたはその組み合わせでもよい。壁は、プラスチック、ゴム、複合物（例えば金属およびプラスチックまたはセラミックでできた）、セラミック、アルミニウムまたはステンレス鋼などの金属など、何らかの適切な材料でできていてもよい。

本発明は、処理段階の数およびそれに伴う経費を減らすことにより、周知の技術に驚異的かつ有意義な向上を実現するものである。さらに、本発明は、異なる帯域を組み合わせた薄い製品、シートおよび不織布を生産する驚くほど効率的および経済的な方法を提供するものであり、異なる帯域は、同じ一体化シートにおいて異なる性能を発揮し、少なくとも、１つの表面上が繊維でフロック加工され得る。

本発明の１つの実施形態では、伸縮性ワークピースを生産する方法が提供されており、前述の方法は、（ａ）少なくとも１種類の湿潤剤を壁の表面上に塗布する段階と、（ｂ）少なくとも１種類のルース繊維の第１層を壁の少なくとも一部の表面上に塗布して、一部が繊維で被覆された表面を生産する段階と、を備えている。ルース繊維は、表面に実質的に垂直に当たるように、静電気的にまたは何らかの他の適切な方法でフロック加工される。（ｃ）少なくとも１種類の液状製品材料を直立している繊維に噴霧して、所定の厚さの製品材料層を繊維被覆面上に形成し、伸縮性ワークピースを生産する段階であって、製品材料層は、内表面と外表面を有し、繊維は、製品材料層の内表面に付着される。別の実施形態は、ルース繊維の第２の層を製品材料層の外表面の少なくとも一部に塗布する段階をさらに含んでおり、製品材料層は、未硬化である、または部分的に未硬化である。別の実施形態では、方法は、製品材料層を乾燥させる段階と、伸縮性ワークピースを表面から取り外す段階とをさらに含んでいる。

前述の方法は、異なる機械部品または異なる材料を異なる構成で使用して、品質が異なる帯域を製品の中に作り出すことをさらに含んでいてもよい。

例えば、伸縮性ワークピースを生産する方法は、異なる機械もしくは区画または異なる材料を異なるレイアウトで使用して、１つ以上の材料をコンベヤまたは金型上に同時に塗布して、２つ以上の帯域を備えたワークピースを生産することを含むことができ、少なくとも１つの帯域は、残りの帯域の１つとは異なる材料特性を特徴的に有している。塗布される各材料は、上記定義の通り液状材料でもよい。

１つの実施形態では、少なくとも２つの異なる噴霧ノズルを、コンベヤの横方向に並べて使用して、材料（例えば液状材料）を平行に噴霧することで、結果的に、製品の一方の帯域が、他方の部分より低い密度を備えるようになっている。各ノズルは、同じ材料または異なる材料を噴霧してもよい。

ノズルは、一列に配置されてもよい。例えば、一列に配列されるとき、第１のノズルは、第２のノズルより広い角度で噴霧することができ、より厚いエラストマー層を形成することにより、製品のある区分を厚くする。

さらに別の実施形態では、ノズルは、異なる区域で噴霧される材量を制御するように、同じまたは異なる材料を異なる率で同時に塗布するように構成されている。

さらに別の実施形態では、ノズルは、異なる区域で噴霧される材量を制御し、異なる多孔性の区域を作り出すように、同じまたは異なる材料を異なる率で同時に塗布するように構成されている。

例えば上記の段階（ｃ）では、当該ノズルアレイを用いて異なる製品材料を噴霧してもよい。例えば、２つの異なる材料（異なるポリマー種類）を、２つ以上の帯域で同時に噴霧してもよい。別の例では、第１の材料層を塗布し、次いで第２の材料層を第１の材料層の上に塗布することにより、異なる材料（異なる色）を、層状にしてもよい。

さらに別の実施形態では、少なくとも２つの類似したノズルを用いて、異なるポリマー類を噴霧しており、ポリマー類は、ポリマー種類、配合、または任意の機械的特性、粘度、色、匂いまたは何らかの他の所望の特徴などの、これらに限定するわけではないが、何らかの特性または特徴が異なっていてもよい。

１つの実施例では、異なるポリマー類は、天然ゴム、高弾性率天然ゴム、低弾性率天然ゴム、ポリウレタン、シリコンなどから独立して選択することができる。

別の実施形態では、製品の帯域の１つに塗布されるポリマーは、少なくとも１つの他の帯域に塗布されるポリマーより高い弾性率を有している。別の実施形態では、製品の第１の帯域に塗布されるポリマーは、第２の帯域に塗布されるポリマーより高い弾性率を有している。

さらに別の実施形態では、少なくとも２つのフロック加工機を使用して、異なる種類の繊維を塗布している。例えば上記の段階（ｂ）では、当該フロック加工機を用いて、異なる種類のルース繊維を製品の異なる帯域に塗布してもよい。例えば、異なる種類の繊維を、隣接する帯域の湿潤剤に塗布してもよく、すなわち、１種類の繊維を、湿潤剤（製品材料層の１つの表面）に塗布し、第２の種類のフロックを製品材料層の第２の表面の上に塗布してもよい。

さらに別の実施形態では、少なくとも２つのフロック加工機を使用して、異なる繊維を塗布しており、繊維は、種類、材料、長さ、直径、色、匂い、堆肥化可能性、保水性、疎水性または任意の他の所望の特徴が異なってもよい。

異なるフロックが２つ以上の帯域に塗布される場合、フロックは、同じ製品材料または異なる製品材料の上に噴霧されてもよい。１つの実施形態では、異なるフロックが、少なくとも２つの異なる帯域に塗布され、これらのフロックは、同じ製品材料の上に噴霧される。別の実施形態では、異なるフロックが、少なくとも２つの異なる帯域に塗布され、それぞれの種類のフロックが、異なる製品材料の上に噴霧される。

別の実施形態では、湿潤剤は、第１のフロックで被覆され、第１のフロックは、１つ以上の帯域において１つ以上の製品材料の上に噴霧され、第２のフロックは、製品材料の外表面に塗布される。

前述の方法を用いて、２つ以上の帯域を備えている一体化された伸縮性不織布シートを形成してもよく、少なくとも１つの帯域は、残りの帯域の１つとは異なる特徴を有している。

ある実施形態では、伸縮性不織布シートは、３つ以上の帯域、または４つ以上の帯域、または５つ以上の帯域を備えていてもよい。他の実施形態では、伸縮性不織布シートは、２つから１０個の帯域、または２つから５つの帯域、または２つから４つの帯域、または２つまたは３つの帯域を備えていてもよく、さらに他の実施形態では、伸縮性不織布シートは、２つの帯域、または３つの帯域、または４つの帯域、または５つの帯域、または所与の目的に必要な数の帯域を有することができる。全ての帯域は、一体化されたシートとして生産される。

伸縮性不織布シートの帯域のそれぞれは、例えば、以下に限定するわけではないが、（１）上部表面および最下部表面、（２）右側および左側、（３）縦方向、中間部および残りの側部、（４）横方向縞、または任意の他の所望の帯域定義、またはその組み合わせであってもよい。

１つの実施形態では、製品帯域は、それぞれ、以下に限定するわけではないが、天然ラテックスゴム、ポリウレタンまたは他の合成材料などの、異なるエラストマー材料を備えている。

帯域のそれぞれの材料特徴は、以下に限定するわけではないが、ポリマー種類、配合、堆肥化可能性、基本重量、厚み、多孔性、水分または任意の他の液体透過性、通気性、引き裂き強さ、破壊時の伸び、伸張後の収縮力、引張り強さ、任意の他の機械的特性、色、匂い、触覚、または感触などの任意の特性が異なっていてもよい。

別の実施形態では、伸縮性不織布シートは、異なる帯域では、異なるルース繊維を備えており、繊維は、種類、材料、長さ、直径、色、匂い、堆肥化可能性、保水性、疎水性または任意の他の所望の特徴が異なっている。

さらに別の実施形態では、製品帯域は、異なる多孔性レベルを備えている。

特定の例では、シートは、第１の材料および第１のフロックを備えた第１の帯域、および第１の帯域に隣接する、第１の材料および第２のフロックを備えた第２の帯域を備えていてもよい。別の例では、シートは、第１の材料および第１のフロックを備えた第１の帯域と、第１の帯域に隣接する、第１の材料および第２のフロックを備えた第２の帯域と、第１または第２の帯域の帯域に隣接する、第２の材料および第１のフロックを備えた第３の帯域とを備えていてもよい。

別の例では、シートが、それぞれ隣接する帯域を備えていて、帯域毎に塗付層の堆積が異なっているように、層は、その他の上部に噴霧されたものでもよい。これは、異なるサンドイッチ状のものを同じシート上に並べて一体化させることができる。

別の例では、シートの帯域の中の少なくとも１つは、残りの帯域のポリマーとは異なる弾性率を有するポリマーを備えていてもよい。このようなシートは、異なる局部圧力要件を有する帯具を提供する医療用の使用に有用であり得る。

別の例では、シートに「通気性」区域または改良型の漏れない区域をつくるために、異なる材料を、異なる帯域で使用していてもよい。

別の例では、内表面に綿繊維を、外表面に化学繊維を形成するなどして、異なる繊維を、シートの内表面および外表面に塗布してもよい。このようなシートは、例えば、パンツまたは他の衣類を製造するのに有用であり得る。

別の例では、異なる帯域は、異なる着色フロックを備えていてもよい。そのような異なる色を、シートの１つの表面上で隣接する帯域に塗布して、所望の設計効果を生み出してもよく、またはある色フロックをシートの内表面に、別の色フロックをシートの外表面に形成してもよい。

本明細書で提示する方法および製品は、以下に限定するわけではないが、おむつ、生理用ナプキン、帯具、包装手段、寝具室内装飾品、カーテン、服装品、アウトドア装備品および軍事的装備品などの完成したすぐに使える製品を作成するために、そのままで、または織物および不織布などの、これらに限定するわけではないが、その他の材料と組み合わせて使用される伸縮性不織布のシートとして不織布業界で使用することができる。

当業者であれば、本発明は、上文で詳細に表し説明してきたものに限定されないことを理解されるであろう。むしろ、本発明の範囲は、当業者が前述の説明を読めば想起するであろう、および従来技術ではない、本件明細書に記載され、図面に示されるさまざまな特徴の変化および改造を含む。

Claims (6)

1. 可変的な層状シートまたはワークピースを生産する方法であって、異なる機械もしくは区画または異なる材料を異なるレイアウトで使用して、１つ以上の材料を同時にコンベヤまたは金型上に塗布することで、２つ以上の帯域を備えたワークピースを生産することを含み、少なくとも１つの帯域は、残りの帯域の１つとは異なる材料機能を備え、
   ２つの隣接する帯域の複合物はそれらの接続境界で混合されて連続的な継ぎ目のないシートを作り出しており、
   前記材料機能は、ポリマー種類、多孔性、液体透過性、通気性、引裂強さ、破裂時の伸び、伸張後の収縮力、引張り強さ、色、匂い、密度、触覚感覚、繊維種類から選択されるか、または
   前記帯域は異なるルース繊維を備えており、それらの繊維は、例えば、種類、材料、長さ、直径、色、匂い、堆肥化可能性、保水性、親水性、または疎水性が異なっている、
   方法。
2. １つ以上の前記材料を、少なくとも２つの異なる噴霧ノズルを同時に前記コンベヤの横方向に並べて使用して塗布する、請求項１に記載の方法。
3. 前記ノズルが、異なる帯域で同時に噴霧される１つ以上の前記材料の量を制御するように、１つ以上の材料を異なる率で塗布するように構成されている請求項２に記載の方法。
4. 前記ノズルが、異なる帯域で同時に噴霧される前記１つ以上の材料の量を制御し、異なる多孔性の区域を作り出すように、１つ以上の材料を異なる率で塗布するように構成されている、請求項２に記載の方法。
5. 前記少なくとも２つのノズルを使用して、異なるポリマー類を同時に噴霧する、請求項２に記載の方法。
6. 少なくとも２つのフロック加工機を使用して、異なる種類のフロックを異なる帯域に同時に塗布する、請求項１に記載の方法。

Images