(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械長手方向に沿ってウエブを区域配向させる方法であって、
ウエブ（１）を機械長手方向に沿って第１速度で走行させ、
機械長手方向に直交するウエブの幅を横断する強化手段（12）によって第１領域においてウエブを強化し強化領域（４）を提供し、
配向手段（13）によって第２速度でウエブを前記強化手段に直交して機械長手方向に配向させるステップを含み、
前記配向手段は、選択的に前記強化領域に隣接して配向領域を提供するように、駆動ロール（14）に対して選択的に係合・離脱を繰り返す如く作用する凹部領域（19）を有する把持ロール（15）によって形成される周期的な係合把持部を具え、これによって配向領域（３）のウエブ厚さが強化領域（４）のウエブ厚さより小さい区域配向されたウエブ（１）を提供する方法。
【請求項２】
強化領域と配向領域との厚さの比は約1.2〜６の範囲にあり、且つ強化領域の厚さは少なくとも25.4μｍ（１ミル）である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
強化領域が配向していない請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ウエブが、ポリオレフィンのポリマー、共重合体又はブレンドからなる請求項１から３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
配向領域の最小幅が、強化領域の幅より少なくとも10％小さい請求項１から４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
ウエブが、おむつ用バックシートを備える請求項１から５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記配向領域が液不透過性且つ多孔性であり、空気通過性を有する請求項１から６のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、基本ウエブ、特におむつ用のバックシート・フィルムを提供する方法に関する。更に詳しくは、本発明は、繰り返して接合可能な感圧接着性固体タブを有するおむつ用閉鎖手段に使用される選択的強度の取付部を具えた配向可能な熱可塑性のウエブ材料に関する。
発明の背景
使い捨てのおむつやこれに類似した物品は、閉鎖手段を具えているのが普通である。この閉鎖手段は、接合されるべき二つの対向するエレメントとこれを閉じるための固定エレメントとを含む。従来の手段においては、固定エレメントは、一方の端（製造者端）において一方のエレメントに恒久的に接着され、他方の端（自由端）において他方の対向するエレメントに繰り返し接合可能に接着された感圧接着性（PSA）固定タブである。使い捨ておむつの場合、二つの対向するエレメント即ち締結表面はおむつの側面であり、PSA締結タブは通常は両端において、薄い（例えば、１ミル以下の）ポリエチレンのフィルムからなる水を透さない同じ外層バックシート材料に接着される。従って、おむつ用のPSA締結タブは、同じタブの両端で同じ薄いポリエチレン・フィルムに対して、一方は恒久的に接着され、他方は繰り返し接合可能に接着されると言う相反する目的を有する。締結タブの両端に同じ接着剤が使用されているので、タブを外す時に、薄いおむつ用バックシート・フィルムにタブを恒久的に取付けるように構成された感圧接着剤ではこれらの薄いフィルムが引きちぎられ、一方、タブを繰り返し接合可能に薄いおむつ用バックシート・フィルムに接着するように構成された接着剤では、接着性が低下する傾向があり、問題となっている。この問題に対する共通の解決策は、おむつの前部領域、少なくともタブの自由端が繰り返し接着される箇所において薄いバックシート・フィルムを補強材料で強化して、引きちぎれを防ぐことである。従来の実用的な解決策は、タブの自由端が繰り返し接着される前部領域において、おむつ用バックシート・フィルムの外側に感圧性接着テープを貼り付けることであった。この裏打ちテープは補強材料として機能すると共に、PSA締結タブの自由端のためのはっきりとした取付け表面としても役立った。別のやり方として、前部領域におけるバックシートの内面に補強フィルムを設置し、及び／又はホットメルト接着剤を使用して補強フィルムを取付けることが提案された。
米国特許第4,643,730号には、おむつ用バックシートの前部領域の内側に、アクリル酸アクリル・オリゴマー又はエポキシアクリル酸アクリル・オリゴマーを混合したウレタンアクリル酸アクリル・オリゴマー、又はそれらの組合せ等の放射線硬化型のコーティングを施すことが提案されている。しかし、この特許に述べられている方法は高価であり、複雑な且つ予想が困難な硬化型のコーティング用混合物を必要とする。
米国特許第4,298,750号には、締結タブの自由端によって繰り返し接合可能に接着されたバックシートの部分即ち前部領域に選択的に付与されたホットメルト接着剤によって補強されたおむつ用バックシート・フィルムが述べられている。この解決策もまた少し高価であり、ホットメルト接着剤層を付与するのに使用される温度で一般にポリエチレン・フィルムが変形や劣化を生じる恐れがある。米国特許第4,210,144号も同じように、接着性締結タブの自由端が剥離可能に接着されているおむつ用バックシートの「母親の接合領域」（前部領域）にホットメルト接着剤を付与することを提案している。この特許は、連続する接着剤のコーティングを含む接着剤のビーズ又は接着剤のパターンの付与について述べている。接着剤のビーズは、締結タブの取付け・取外しの方向に並行に母親の接合領域の幅を横断して付与される。この解決策も、薄いおむつ用バックシート・フィルムに悪影響を与える。
米国特許第3,867,940号は、薄布又はフィルムをおむつ用バックシートの母親の接合領域に接着・付与することを提案している。この薄布や高分子フィルム（例えば二軸延伸ポリエチレン・テレフタレート）は、バックシートの内面又は外面のいずれかに付与される。しかし、この特許に述べられている補強は一般的に実用化されているが、なお別の方法が求められ続けている。
米国特許第3,783,871号は、締結タブが接着される領域を厚くしたバックシートを製造することによって、おむつの母親の接合領域即ち繰り返し接合領域を強化することを提案している。バックシートを選択的に厚くするには、律動型押出機が使用される。このやり方は制御が難しく、バックシートを形成するのに多量の樹脂を必要とする。
上に概略を述べたように、多数の解決策が提案されているにも係わらず、一方の取付け面として強化された前部領域を使用するおむつ用PSA締結タブ等の、感圧接着型閉鎖手段の繰り返し接着性の問題を解決する新規な且つ独特な対策が引き続いて求められている。本発明の製品と方法は、配向可能な薄いフィルムに強化領域を形成する独特な且つ非常に有利な構造と方法であって、しかも高価な別個の補強材料を使用する必要がないものを提供し、強化された領域はおむつやその類似物品の繰り返し接合面として使用するのに適した長さと幅を有している。
発明の簡単な説明
本発明は、おむつや失禁用物品のバックシート材料又はウエブ（例えばフィルム）等の連続ウエブを提供するものであり、該ウエブは第１の厚さを有する少なくとも一つの第１非延伸又は非配向（又は低配向）領域と、前記第１厚さより薄い第２の厚さを有する長さ方向に延伸又は配向された少なくとも一つの第２領域とを有し、前記連続ウエブは連続した熱可塑性の配向可能なウエブを、第２領域において、ポリマーの種類に応じて機械の長手方向に約2:1〜8:1の延伸比で選択的に配向させ、第２領域に対する第１領域の厚さの比率が約1.2〜6.0になるようにすることによって形成される。第１厚さを有する非配向領域は強化された取付け面として役立ち、一般的に少なくとも約１ミル（25μ）、好ましくは少なくとも約２ミル（50μ）の厚さを有する。
本発明は、選択的に機械の長手方向に延伸を行う方法と装置によって製造され、該装置は、基体経路に沿って第１速度で基体を移動させる手段を有する、連続ウエブの基体経路を確立する手段を具えている。基体経路の選択された少なくとも一箇所に基体強化手段が設けられ、第１の非延伸・配向又は低延伸・配向領域を提供する。少なくとも一つの選択された機械長手方向配向・伸長手段が設けられ、第２の厚さを有する第２延伸・配向領域を提供する。これら二つの手段は順次又は同時に、好ましくは一定の繰り返し間隔で作動する。配向領域の厚さは、未配向の基体ウエブに対する配向の程度に関連している。次に切断手段を作動させて区域配向した連続基体ウエブを個々の長さのピースに切断するか、又は巻取り手段によってウエブを巻き取り、必要に応じてこれを後で切断する。
【図面の簡単な説明】
本発明を添付の図面を参照して更に詳しく説明する。各図において、同じ部品には同じ符号を使用している。
図１は、おむつ用バックシートとして要求されるように個々の領域で配向の異なる区域配向したフィルム又はウエブ材料の斜視図である。
図２〜９は、本発明の工程の種々の実施例を示す模式的ダイアグラムである。
好適実施例の詳細な説明
図１を参照すると、配向領域３と非配向領域４を具えた個々のおむつ用バックシートを形成するのに適した幅を有する選択的に配向した連続フィルム１が示されている。配向領域３の厚さは、配向の程度と非配向フィルムの元の厚さとによって決まる。非配向領域４の厚さは、フィルム又はウエブを形成する熱可塑性ポリマーと、接離を繰り返す選択された感圧接着性締結タブにより引きちぎりに抵抗するのに必要なフィルムの強度とによって決まる。一般的に、領域４は少なくとも１ミル（25μ）、好ましくは約２ミル（50μ）以上の厚さを有する。配向領域３は、普通、延伸倍率に応じて少なくとも0.3ミル（８μ）から1.0ミル（25μ）までの厚さを有する。図１の領域３は、幅方向の支えなしに機械の長手方向の配向を行った場合の当然の結果として、ネックイン（neck−in）を生じている。このネックイン領域は、通常は別個の切断作業によって形成される必要があるおむつ用バックシートの脚用切れ込み部に対応する形状に形成することができるので好ましい。しかし、このネックインは、後でフィルム１を使用幅にスリットするような場合には好ましくない。おむつ用バックシートの各セグメント２は線５に沿って切断されて、強化された前部セクション７と強化された後部セクション６とが形成される。この前部セクション７はおむつのPSA締結タブ又はテープ（図示しない）を引きちぎることなしに接着・開離させるのに必要な強度を有し、後部セクション６はおむつのPSA締結タブ（製造者端）用の恒久的取付け面として使用可能であり、且つ引きちぎりに対して抵抗力を有する。切断線５は他の箇所に設けてもよいし、又、ウエスト用の弾性部材取付け用の第２の小さな配向領域で領域６と７を分離してもよい。
フィルム１は、非配向領域４に所望の最終厚さと引っ張り特性を与えるように選ばれた厚さを有する配向可能な熱可塑性フィルムで作られる。ポリオレフィン、特にポリプロピレン、ポリエチレン、これらの共重合物とブレンド；ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル；塩化ビニール；これらの共重合体とブレンドを含む大部分のフィルム形成ポリマーによって、フィルムに適宜な引っ張り強度を与えることができ、フィルムを幾分でも弾性を持たせないものであるなら、タフネスを改善するのに充分な量のエラストマ物質をブレンドしてもよい。このバッキング・フィルムは主としてポリプロピレン又はポリエチレンのポリマー、共重合体又はブレンドで形成される。このフィルムは、酸化防止剤、充填剤、顔料等の従来から使用されている改質剤を含んでもよい。不透明なフィルムを得るのに好適な充填剤は二酸化チタンと炭酸カルシウムであり、充分な量が添加されれば、互いに連通した多孔性構造を有するフィルムが作られ、呼吸可能なおむつ用バックシートが提供される。呼吸可能な特性は、米国特許第4,902,553号又は4,539,256号に開示されているように、融和性を有するポリマーと押出し後の冷却によって位相が明確となる液状添加剤とのブレンドによって形成されたフィルムを使用して作り出すことも可能である。凝縮された不織布材料、織物材料、ラミネート等のフィルム以外の基体も本発明の方法に適している。
図２と2Aは、図１の区域配向フィルムを準備する第１実施例を示す。フィルム１は、供給手段（図示しない）から入口把持部10を経て従来型の加熱ロール12によって構成された加熱領域11に導入される。加熱領域11に次いで、フィルムは必要に応じて第２の入口把持部を経て、又は直接に、高速ロール14と図2Aに示すような一連の凹部19を有する模様付きゴムロール15によって構成された配向把持部13に供給される。この模様付きゴムロール15がロール14に接すると、凹部領域は、あたかも把持部13がその時間だけ周期的に離れて配向を中断する如くに作用する。模様付きゴムロール15の孔のあいていない部分は、高速ロール14と組み合わされて配向手段として作用する把持部を閉じる。ロール12の最後のもの即ち第２の入口把持部は、凹部領域19によって作られた周期的に開く把持部と連携して、フィルムを配向することなく把持部を周期的に通過せしめる強化手段としての機能を有する。周期的に把持を行う高速ロール14と第２入口把持部即ち最後の加熱ロール12の間の間隔17が小さければ、広幅のフィルムに適するようにネックインが減少し、大きければ、単位幅のおむつ用フィルムに適するように大きなネックインを生じる。フィルムは出口把持部13においてダンサーロール16に導入され、把持部13の下流側での張力を均一に維持すると共に、下流側の駆動ロール又は引取装置によってフィルムに配向が与えられることを防ぐことが望ましい。ゴムロールの凹部の長さの高速把持ロール14の速度と間隔17の長さに対する関係は、延伸比と、周期的に配向された連続フィルムの所望の単位長さとによって決められる。
図4A,Bは、図１の区域配向フィルムを形成するための他の実施例を示す。図４は予熱ロール12の次にある入口把持部18を示している。高速配向把持部13は、アニーリング領域を形成するように冷却されている下流側ロール21と22に先立って設けられている。ロール22は、高速把持部13の速度で駆動される揺動ロールである。このロール20はフィルム１の走行経路を横切って上下に揺動する。揺動ロール20が上部位置を占めている場合、把持部13と18の間のフィルム経路の配向間隔17は比較的長くなって、フィルムの配向が行われる。ロール20が下部位置を占めている場合、フィルム経路の長さと間隔17とは減少し、間隔17は強化手段として機能し、ここでのフィルムの配向は僅かであるか又は全く行われず、領域４を生成する。この実施例の場合、ロール20は、領域３におけるフィルムのネックインの程度を最小としている。ネックインを小さくすることは、配向の程度が高いと、フィルム１の元の幅の50％にも達するネックインを生じることがあるため有利である。
図５には本発明の第３実施例が示され、入口把持部18はロール31を具え、該ロールは把持ロール32に対向し、一つ以上の加熱域33と一つ以上の冷却域34とを具えている。加熱域33はフィルムを軟化させて好ましい配向を生じさせ、一方、冷却域34は把持部18のこの域に対面するフィルム１を強化する手段として機能する。出口側の高速配向把持部13は、図１の連続フィルムのおむつ用バックシートのユニット２の長さに等しいか又はこれより長い間隔17に配向張力を生じさせる。このフィルムは、好適配向加熱領域内での自然延伸比より小さい延伸比で延伸される限り、非加熱の冷却域では配向されない。配向把持部13に続いてアニーリングロール21、22を設け、配向工程で生じたしわを伸ばすことが好ましい。
本発明の第４実施例が図３に示されている。この実施例では、フィルム１は入口把持部18によって、相互に噛み合う雄と雌のロール41、42を具えた配向ロール機構43に供給される。雄ロール41の突起45と46はフィルム１に接触してこれを引っ張って雌ロール42の対応する凹部47と48に入れ、フィルムを配向させる。フィルムの非配向領域は、相互に噛み合う突起同士の間及び凹部同士の間に設けられた平坦領域49と50のフィルムを強化することによって与えられる。図４を参照して述べたように、この方法は、特に相互に噛み合うロールの表面が荒れていて、幅方向のフィルムの収縮即ちネッキングを防止又は減少させている場合には、配向工程でのフィルム材料のネッキングを少なくする。この工程によれば、少量の横方向即ち幅方向の配向が生じる。
図６は、図２で述べたものと同等な第５実施例を示し、把持部13はロール15の凹部10よりもむしろエアシリンダによって制御されているゴム製の把持ローラ15によって開閉される。一つ以上の処理ステーションが順次に設けられ、付加的な選択的配向を与えている。
本発明方法の第６実施例が図７に示されている。フィルムの強化はクランプ61と62によってなされ、該クランプは選択的にこれらと係合離脱する手段を具えた一対のチェーン駆動装置や可変ピッチねじやベルト駆動装置（図示しない）等の別個の加速手段と係合している。別個に駆動されるこれらのクランプ61、62は、フィルム１と係合すると相互に移動して図７に示すように配向領域３と63を形成する。このクランプによってフィルムは強化され、非配向領域を構成する。個々のおむつ用バックシートのユニットは、図示されたようにクランプ61と62の間の指示された切断線で分離され、個々のおむつ用バックシートを形成する。
本発明の方法の第７実施例が図８に示され、配向に先立ってフィルムの選択領域４を架橋又は結晶化することによって非配向領域４の強化が行われる。これは、必要に応じてフィルム１に架橋剤を入れて選択的放射架橋処理又は熱処理を行うことによって、達成される。強化されたフィルム領域４によって、領域３は入口把持部18と配向把持部13の間で好ましく延伸・配向される。
本発明の方法の第８実施例が図９に示され、楕円ロール84によって入口把持部18と高速把持部83との間で選択的なフィルムの配向が与えられる。楕円ロール84は、フィルム経路と二つの把持部の間の配向間隔を交互に伸縮させ、図4AとＢに示す実施例について述べたのと同じように方法で、周期的な伸長即ち配向を生じさせる。
上述の実施例において予熱ロール12を用いる代わりに、フィルムのホットメルト押出しの直後の選択領域において、選択的延伸工程に先立って選択された長さのフィルム部分を適度な温度まで冷却させて配向させるようにしてもよい。しかし、ホットメルト押出しに続いて予熱ロールを使用してもよい。上に述べた代替方法は、それが有利な場合には独立して又は組み合わせて使用可能である。更に、一つの実施例について述べた工程や装置を、都合のよい場合には他のすべての実施例に関しても使用することができる。上に述べた実施例は、補強されたおむつ用バックシートのユニットに裁断されるように設計された連続フィルムに関するものであったが、本発明の方法は、他の用途に設計された不織布やウエブに積層されたフィルム等の他のウエブに対しても同様に適用可能である。
次に述べる実施例は、本発明のフィルムや工程の好適例を示すものであるが、特に断らない限り、これに限定されるものではない。
実施例１
流延ホイール上に56゜F（13℃）の温度に流延されたポリプロピレン（Exxon社製の1024E1）フィルムが、実質的に図６に示す把持部13に供給された。但し、この把持点は手動で毎分18フィート（5.5m/分）の速度で動かされた。流延フィルムは220゜F（104℃）に予熱され、把持点に供給された。該把持点は手で周期的に開閉され、被駆動ロールは延伸比3.7:1となるように毎分66フィート（毎分20m）で作動した。非配向領域４の幅は13.75インチ（35cm）、配向領域の最小幅は12.25インチ（31cm）であり、最大ネックインは11％に及んだ。非配向領域４の厚さは4.0ミル（100μ）、配向領域３の厚さは1.3ミル（33μ）であった。
実施例２〜９
これらの実施例は、入口把持部10は省略され、５個の予熱ロールが設けられた図２に示したようにフィルム製造ラインで製造された。フィルム１は押出機と流延ホイールから直接供給された。この流延フィルムは、直径10.5インチのゴム製把持ロール15を具えた配向把持部13に導入されるに先立って、220゜F（104℃）に予熱された。この把持部は図２のものと同じであるが、ロールが垂直でなく水平に設置されていた。ゴムロール15はそれぞれが10インチの長さを有する２か所の凹部領域を有し、該凹部領域同士は、把持圧力を与えると共に二つの配向領域を生成する２インチの非凹部領域と11インチの非凹部領域によって分離されていた。工程条件は表１に記されている。
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上述の条件によって得られたフィルムの特性を表２に示す。
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「島」の形態は配向の初期伝播を示し、通常のように、厚い未配向領域と二つの配向領域1,2の間の推移領域に認められた。ネックインは、厚い未配向領域の幅と典型的なおむつ用バックシートの脚用切れ込み部に対応する長い第２配向領域２の幅との間で測定された。短い第１配向領域１は弾性部材等が設置されるおむつの上端を形成する。厚い未配向領域へ標準型のおむつテープを取付けて開閉を繰り返したが、フィルムはちぎれなかった。薄い配向領域１と２は触れた場合の感触が比較的柔軟てあった。
実施例10
このフィルムは、上述の実施例２〜９の装置を使用し、Shell WRD 6−281（耐衝撃性ポリプロピレン）とShell Kraton▲R▼1107（スチレン−イソプレン−スチレン・ブロック共重合体）の90/10のブレンドの2.4ミル（61μ）のフィルムを区域配向して得られた。流延ホイールの温度は80゜F（27℃）で、処理速度は22.9fpm（7m/分）であった。このフィルムは120゜F（49℃）に予熱された。配向把持部は103fpm（31.4m/分）で走行し、4.5:1の延伸比を与えた。フィルムは把持部に入る前に把持部のクローム鍍金されたロール14を上を通過した。エアナイフ（82 PSI−58000Kg/m2）がロール14とフィルムの間に向けられた。区域配向されたフィルムは、2.7インチ（31.8cm）の長さと12.5インチ（31.8cm）の長さを有する二つの配向領域を有し、介在する二つの未配向領域は両方とも約1.7インチ（4.3cm）の長さであった。配向領域と未配向領域との間には約0.1インチ（0.25cm）以下の小さい推移域が存在していた。配向領域でのフィルムの最小厚さは、約0.8ミル（20μ）であった。このフィルムは目立った「島」や縁の裂けが無く、優れた外観を持っていた。
当業者であれば本発明の範囲と精神を逸脱することなしに、種々の修正や改変を行えることは明らかであり、本発明は例示としてここに述べた実施例に限定されるものではない。
【図１】
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【図２】
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【図４Ａ】
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【図２Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図６】
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【図３】
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【図７】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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