(57)【要約】  本発明は、超音波エネルギーなどの熱エネルギー源を用いることにより、熱可塑性の融解可能な化合物を含むウェブを熱処理することにより、任意選択的にアパーチャを含んでもよい円筒状または楕円形の圧密領域を形成するための装置および方法、ならびに楕円形の圧密領域を含むウェブに関する。特定の態様において、本発明は、ワイヤ、チェーン、または円周方向リブを有する筒状アンビルなどの柔軟伸長部材を有するアンビルを用いることにより、圧密領域を形成するための装置および方法に関わる。【選択図】図２Ｄ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性材料を含むとともに長さ（ｘ）、幅（ｙ）、および厚さ（ｚ）方向を示す１つ以上のウェブの１つ以上の領域を塑性変形により圧密化するための装置であって、
前記装置は、前記装置に対する前記ウェブの移動方向に位置合わせされたｘまたはマシン方向と、前記ウェブの幅方向に位置合わせされたｙまたはクロスマシン方向とを示し、
前記装置は：
少なくとも前記ウェブの前記領域の温度を上昇させるための１つ以上のエネルギー源と；
間隙を形成するとともに、前記ウェブの厚さまたはｚ方向が間隙幅に位置合わせされるように前記ウェブをかかる間隙に受けるように適合された第１および第２のアンビルと；
前記間隙において前記ウェブに圧力を印加するように適合された間隙幅調節手段と；を含み、
前記装置は、
前記第１のアンビルが：
少なくともｙおよびｚ方向において柔軟な柔軟伸長部材と；
第１のアンビル支持構造と；を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記第１のアンビルを形成する前記柔軟伸長部材は、その主な断面距離の平均の少なくとも２倍の長さのｘ方向延長を有することを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置において、前記第１のアンビルの前記柔軟伸長部材は、０．０１ｍｍ超、好ましくは０．１ｍｍ超、より好ましくは０．３ｍｍ超の柔軟度を示し、さらなる好適な材料は、１ｍｍ超、さらには１ｃｍ超の値を示してもよいことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の装置において、前記柔軟伸長部材は金属を含むことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の装置において、前記第１のアンビル支持構造は、前記伸長部材の硬度よりも高い硬度を示すことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の装置において、前記第１のアンビル支持構造は、平坦な支持体または円筒状のロールであることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の装置において、前記第１のアンビル支持構造は、円筒状のロールであり、前記装置は、さらに、前記間隙に対して固定的に位置決めされているとともに、前記間隙の領域において、またはかかる領域に隣接して、前記柔軟伸長部材の部分を前記支持構造から持ち上げるように適合されたアンビル要素持ち上げ装置を含むことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の装置において、前記伸長アンビル部材と前記アンビル支持体との間に位置決めされるとともに、前記柔軟伸長要素および前記柔軟要素支持構造の柔軟性よりも高い柔軟性を示すダンパ要素をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項に記載の装置において、前記柔軟伸長部材は、８０ｍｍ未満、好ましくは２０ｍｍ未満、より好ましくは１２ｍｍ未満のｙおよびｚ方向における外寸を有することを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか１項に記載の装置において、前記柔軟伸長アンビル要素の少なくとも一部分は、前記支持構造の表面上に位置決めされるか、またはかかる表面に凹設されていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の装置において、前記柔軟伸長アンビル要素の所定の部分をｙ方向に変位させるように適合された柔軟伸長部材成形手段をさらに含むことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか１項に記載の装置において、前記エネルギー源の少なくとも１つは、ソニック、好ましくは超音波エネルギーを放出することを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか１項に記載の装置において、前記第１のアンビルの前記伸長部材は：
ｉ）ワイヤと；  
ｉｉ）一連の接続された要素であるチェーンであって、前記要素は、前記チェーン全体よりも低い柔軟性を示すとともに、枢動的に、または互いに噛み合うように、または互いに係合するように接続されて前記チェーンを形成する、チェーンと；
ｉｉｉ）円周方向リブを有する筒状部材と；の群から選択されたものであることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置において、前記ワイヤは、球形もしくは楕円形の断面を有するか、または中空コアを有することを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の装置において、前記チェーンは、柔軟なコア上に並べられた円筒状または円錐台形の要素を含むことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の装置において、円周方向リブを有する前記筒状部材は、螺旋ばね、リッツ線、柔軟なコア上に装着されたシムリング、および蛇腹状、波形、フィン付きの柔軟なチューブで構成される群から選択されたものであることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置において、前記筒状アンビル要素は、円形、楕円形、平坦化された球形、または六角形の断面形状を有するコイルワイヤを含む螺旋ばねであることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置において、前記コイルワイヤは、１０ｍｍ未満、より好ましくは５ｍｍ未満、さらに好ましくは２．５ｍｍ未満の最大外径を有することを特徴とする装置。
【請求項１９】
ｘまたはマシン方向、ｙまたはクロスマシン方向、およびｚまたは厚さ方向を示すとともに、窪みとしての１つ以上の圧密領域を含むウェブにおいて、かかる圧密領域は、前記ウェブのｘ−ｙ配向において本質的に非円形の楕円形、矩形、または台形の形状を有するとともに、円筒状、楕円状、または楕円台状の形態を有することを特徴とするウェブ。
【請求項２０】
請求項１９に記載のウェブにおいて、前記ウェブは圧縮可能であることを特徴とするウェブ。
【請求項２１】
請求項２０に記載のウェブにおいて、前記ウェブは繊維または発泡体を含むことを特徴とするウェブ。
【請求項２２】
他のウェブの複合体または膜としての、請求項１９に記載のウェブ。
【請求項２３】
請求項１９乃至２３の何れか１項に記載のウェブにおいて、前記楕円形、円筒状、または楕円台形の圧密領域の少なくとも１つの長軸は、前記ウェブの前記マシン方向に対して０°超および４５°未満の角度をなすことを特徴とするウェブ。
【請求項２４】
請求項１９乃至２３の何れか１項に記載のウェブにおいて、前記圧密領域は、所定のサイズのアパーチャを含むことを特徴とするウェブ。
【請求項２５】
請求項２４に記載のウェブにおいて、前記アパーチャは、直線的または曲線的なスリットであることを特徴とするウェブ。
【請求項２６】
請求項１９乃至２５の何れか１項に記載のウェブにおいて、前記圧密領域は、複数の圧密領域が圧密パターン線に沿って位置決めされた所定のパターンを形成することを特徴とするウェブ。
【請求項２７】
請求項２６に記載のウェブにおいて、前記圧密領域の少なくとも１つの長軸は、前記圧密パターン線に対して０°超および４５°未満の角度をなすことを特徴とするウェブ。
【請求項２８】
請求項２６または２７に記載のウェブにおいて、前記所定のパターンは、本質的に前記ウェブの表面全体に亘り延在することを特徴とするウェブ。
【請求項２９】
請求項２６または２７に記載のウェブにおいて、前記所定のパターンは、２つのウェブまたは１つのウェブの２つ以上の層を接続するためのシームを形成することを特徴とするウェブ。
【請求項３０】
請求項２９に記載のウェブにおいて、前記ウェブは、本質的に非透水性であり、前記シームは、本質的に非透水性であり、最も低い水頭を有する前記ウェブの材料の水頭の少なくとも８０％、好ましくは９０％の水頭を示すことを特徴とするウェブ。
【請求項３１】
１つ以上のウェブにおいて複数の圧密領域を形成するための方法において、前記方法は：
ａ）熱可塑性材料を含む１つ以上のウェブ材料を提供するステップであって、
前記ウェブは、ｘまたはマシン方向、ｙまたはクロスマシン方向、およびｚまたは厚さ方向を示す、ステップと；
ｂ）支持構造により支持された柔軟アンビル部材をを有する第１のアンビルと、反作用する第２のアンビルとの間に、前記ウェブのｚ方向に対応する間隙を形成するステップであって、
前記柔軟アンビル要素は、前記空隙において、前記アンビル要素支持構造の対応する柔軟性よりも高いｚ方向柔軟性を示す、ステップと；
ｃ）前記１つ以上のウェブを前記間隙に送るステップと；
ｄ）前記第２のアンビルと前記柔軟アンビル要素との間のｚ方向間隙幅または間隙圧力を所定のレベルに設定するステップと；
ｅ）任意選択的に、前記ウェブにおけるまたは前記ウェブの所定の領域における温度上昇を誘導するエネルギーを提供するステップと；
ｆ）前記間隙において所定のパターンで前記ウェブを圧縮することで、前記圧密領域を形成するステップと；を含み、
前記圧密領域は、前記ウェブにおいて非球形の楕円状、楕円台状、円筒状、または円錐台状の窪みを示すことを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の１つ以上のウェブにおいて圧密領域を形成するための方法において、
前記１つ以上のウェブは、基本重量、密度、キャリパ、および組成で構成される群から選択された少なくとも１つのウェブ特性の所定の目標値付近で変動を示し、
前記間隙幅または間隙圧力の前記所定のレベルは、前記ウェブ特性の前記所定の目標値に対応するステップｄ）により設定され、
前記柔軟アンビル要素および／または追加のダンパ要素の前記柔軟性により、前記ウェブの変動が緩衝され、
前記圧密領域の前記形状は、前記変動により本質的に影響されないことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波エネルギーなどの熱エネルギー源を用いることにより、任意選択によりアパーチャを含んでもよい圧密領域を形成することにより、熱可塑性の融解可能な化合物を含むウェブを熱処理するための装置および方法、ならびに圧密領域を含むウェブに関する。特定の態様において、本発明は、円周方向リブを有する筒状アンビルを用いることにより、楕円形の圧密領域を形成するための装置および方法に関わる。
【背景技術】
【０００２】
一方または両方が加熱および／またはエンボス加工されてもよい２つのロールのニップにウェブを通過させることなどにより、かかるウェブを接着するため、および／または、かかるウェブにアパーチャを形成するため、融解可能な化合物を含むウェブを熱エネルギーで処理することが、当該技術において周知である。この原理は、不織ウェブなどのウェブ自体の圧密化に、またはシーム状の接着を形成することなどウェブを互いに接続することにより、適用することが可能である。
【０００３】
例えば、生地および個人用品産業における企業は、超音波溶接されたおむつ、衣服などの物品をしばしば製造している。
【０００４】
米国特許第６４５７６２６号明細書（Ｂｒａｎｓｏｎ）は、生地および個人用品産業ならびに膜封止産業においておむつ、衣服を超音波溶接するための、２つの対称的な半部を含む回転アンビルおよび回転ホーンの使用を記載している。米国特許第６５１７６５１号明細書（Ｔｅｆｒｏｎ）は、回転アンビルと協働する固定超音波ホーンを記載している。米国特許第６５１８７６５０号明細書（Ｋｉｍｂｅｒｌｙ−Ｃｌａｒｋ）は、ニップにおけるワークのセグメントを連続的に前進させる際に超音波接着を間欠的に形成するための装置および方法に関する。装置は、超音波ホーンおよびアンビルを低い干渉レベルでともに接合することが可能であるように、十分な剛性を有するように設計されている。
【０００５】
欧州特許出願公開第１１４４１８７Ａ１号明細書において、接着ロール上の円形突起により、特定の三次元断面を示す円形接着点が形成されるプロセスが記載されている。しかし、かかるロールの構成およびその動作は、難しく、円形接着点は、材料における方向特性の違いを許容しない。
【０００６】
国際公開第２００８／１２９１３８号パンフレットにおいて、マシンおよびクロスマシン方向において位置合わせされた卵形の外周の形状を有する個々の接着点が示されている。記載によれば、軟らかさおよびドレープ性を損なうことなく摩耗抵抗が改善される。
【０００７】
国際公開第９９／０１４４１５号パンフレットは、マシン方向に対して斜めの角度に編成された卵形の接着点を示すウェブのための接着パターンを開示している。国際公開第０９／０２１４７３号パンフレット（ＰＥＧＡＳ）において、マシン方向に延在する接着点を有する接着パターンが記載されている。接着ロール上で、接着点の突起は、卵形状および台形断面を有する。米国特許第６７１３１５９号明細書（Ｋ−Ｃ）において、卵形の接着点を含むシームパターンが記載されている。
【０００８】
米国特許第６２２０４９０号明細書（Ｋ−Ｃ）は、シームに亘り応力を具体的に分布するための少なくとも２つのサブパターンを有するシームパターンを開示している。リボン付き不織布の形成に関する米国特許第５６２０７７９号明細書において、卵形および／または楕円を含むとともに、マシン方向に対して接着パターンが斜めになった接着パターンが記載されている。
【０００９】
また、不織材料に関する米国特許第３９４９１２７号明細書もしくは米国特許第３９６６５１９号明細書、または膜に関する米国特許第３７５６８８０号明細書などに記載のように、ウェブ材料にアパーチャを形成するために超音波を用いることも知られている。
【００１０】
システムにおける柔軟性が不正確さを招き、エネルギー伝送に影響を与えるものと考えられるため、エネルギー放出源（例えば、ソノトロード）と反作用するアンビルとのシステム全体が非常に硬く剛性に設計されていることが、かかる既知の方法の特徴である。
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、熱可塑性材料を含むとともに長さ（ｘ）、幅（ｙ）、および厚さ（ｚ）方向を示す１つ以上のウェブの１つ以上の領域を塑性変形により圧密化するための装置である。装置は、装置に対するウェブの移動方向に位置合わせされたｘまたはマシン方向と、ウェブの幅方向に位置合わせされたｙまたはクロスマシン方向とを示す。装置は、少なくともウェブの領域の温度を上昇させるための１つ以上のエネルギー源と、間隙を形成するとともに、ウェブの厚さまたはｚ方向が間隙幅に位置合わせされるようにウェブをかかる間隙に受けるように適合された第１および第２のアンビルと、間隙においてウェブに圧力を印加するように適合された間隙幅調節手段とを含む。第１のアンビルは、少なくともｙおよびｚ方向において柔軟なｘ方向に伸長された柔軟な部材と、第１のアンビル支持構造とを含む。好ましくは、第１のアンビルを形成する柔軟伸長部材は、その主な断面距離の平均の少なくとも２倍の長さのｘ方向延長を有する。好ましくは、第１のアンビルの柔軟伸長部材は、０．１ｍｍ超、好ましくは０．２ｍｍ超、より好ましくは０．５ｍｍ超の柔軟度を示し、さらなる好適な材料は、１ｍｍ超、さらには１ｃｍ超の値を示してもよい。好ましい実装において、柔軟伸張部材は金属を含んでもよい。
【００１２】
好ましくは、第１のアンビル支持構造は、伸長部材の硬度よりも高い硬度を示し、平坦な支持体または円筒状のロールとして実装されてもよい。後者の場合、装置は、さらに、間隙に対して固定的に位置決めされているとともに、間隙の領域において、またはかかる領域に隣接して、柔軟伸長部材の部分を支持構造から持ち上げるように適合されたアンビル要素持ち上げ装置を含む。
【００１３】
装置は、伸長アンビル部材とアンビル支持体との間に位置決めされるとともに、柔軟伸長要素および柔軟要素支持体の柔軟性よりも高い柔軟性を示すダンパ要素をさらに含んでもよい。好ましくは、ダンパ要素は、伸長要素と第１のアンビル支持構造との両方よりも低い硬度を示す。
【００１４】
柔軟伸長アンビル要素は、８０ｍｍ未満、好ましくは２０ｍｍ未満、より好ましくは１２ｍｍ未満のｙおよびｚ方向における外寸／延長を有してもよい。柔軟伸長要素の少なくとも一部分は、支持構造の表面上に位置決めされるか、またはかかる表面に凹設されている。
【００１５】
装置は、柔軟伸長部材の所定の部分をｙ方向に変位させるように適合された柔軟伸長部材成形手段をさらに含んでもよい。
【００１６】
特定の実装において、エネルギー源の少なくとも１つは、ソニック、好ましくは超音波エネルギーを放出する。第１のアンビルの柔軟伸長部材は：
ｉ）ワイヤと；
ｉｉ）一連の接続された要素であるチェーンであって、要素は、チェーン全体よりも低い柔軟性を示すとともに、枢動的に、または互いに噛み合うように、または互いに係合するように接続されてチェーンを形成する、チェーンと；
ｉｉｉ）円周方向リブを有する筒状部材と；の群から選択されたものである。
【００１７】
ワイヤは、球形もしくは楕円形の断面を有するか、または中空コアを有してもよく、チェーンは、柔軟なコア上に並べられた円筒状または円錐台状の要素を含んでもよい。
【００１８】
円周方向リブを有する筒状部材は、円形、楕円形、平坦化された球形、または六角形の断面形状を有するコイルワイヤを含んでもよい螺旋ばね、リッツ線、柔軟なコア上に装着されたシムリング、および蛇腹状、波形、フィン付きの柔軟なチューブで構成される群から選択されたものであってもよい。
【００１９】
あるアプリケーションについて、コイルワイヤは、１０ｍｍ未満、より好ましくは５ｍｍ未満、さらに好ましくは２．５ｍｍ未満の外径を有してもよい。
【００２０】
第２の態様において、本発明は、ｘまたはマシン方向、ｙまたはクロスマシン方向、およびｚまたは厚さ方向を示すとともに、窪みを有する１つ以上の圧密領域を含むウェブにおいて、かかる圧密領域は、ウェブのｘ−ｙ配向において本質的に非円形の楕円形、矩形、または台形の形状を有するとともに、円筒状、楕円状、または楕円台状の形態を有する、ウェブである。ウェブは、圧縮可能であってもよく、繊維または発泡体を含んでもよく、また、膜を含む他のウェブとの複合体を形成してもよい。
【００２１】
ウェブにおける楕円形、円筒状、または楕円台状の圧密領域の少なくとも１つの長軸は、ウェブのマシン方向に対して０°超および４５°未満の角度をなしてもよい。圧密領域は、直線的または曲線的なスリットなど、所定のサイズのアパーチャを含んでもよい。圧密領域は、複数の圧密領域が圧密パターン線に沿って位置決めされた所定のパターンを形成してもよい。任意選択により、圧密領域の少なくとも１つの長軸は、圧密パターン線に対して０°超および４５°未満の角度をなす。所定のパターンは、本質的にウェブの表面全体に亘り延在してもよい。
【００２２】
所定のパターンは、２つのウェブまたは１つのウェブの２つ以上の層を接続するためのシームを形成してもよい。ウェブは、本質的に非透水性であり、シームは、本質的に非透水性であり、最も低い水頭を有するウェブの材料の水頭の少なくとも８０％、好ましくは９０％の水頭を示す。
【００２３】
第３の態様において、本発明は、１つ以上のウェブにおいて複数の圧密領域を形成するための方法であり、かかる方法は：
ａ）熱可塑性材料を含む１つ以上のウェブ材料を提供するステップであって、  
ウェブは、ｘまたはマシン方向、ｙまたはクロスマシン方向、およびｚまたは厚さ方向を示す、ステップと；
ｂ）支持構造により支持された柔軟アンビル要素を有する第１のアンビルと、反作用する第２のアンビルとの間に、ウェブのｚ方向に対応する間隙を形成するステップであって、
柔軟アンビル要素は、空隙において、アンビル要素支持構造の対応する柔軟性よりも高いｚ方向柔軟性を示す、ステップと；
ｃ）１つ以上のウェブを間隙に送るステップと；
ｄ）第２のアンビルと柔軟アンビル要素との間のｚ方向間隙幅または間隙圧力を所定のレベルに設定するステップと；
ｅ）任意選択的に、ウェブにおけるまたはウェブの所定の領域における温度上昇を誘導するエネルギーを提供するステップと；
ｆ）間隙において所定のパターンでウェブを圧縮することで、圧密領域を形成するステップと；を含み、
圧密領域は、ウェブにおいて非球形の楕円状、楕円台状、円筒状、または円錐台状の窪みを示す。
【００２４】
１つ以上のウェブは、基本重量、密度、キャリパ、および組成で構成される群から選択された少なくとも１つのウェブ特性の所定の目標値付近で変動を示し、間隙幅または間隙圧力の所定のレベルは、ウェブ特性の所定の目標値に対応するステップｄ）により設定され、柔軟アンビル要素および／または追加のダンパ要素の柔軟性により、ウェブの変動が緩衝され、圧密領域の形状は、変動により本質的に影響されない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１Ａ】図１Ａは、繊維性ウェブにおける本発明による圧密領域の概略図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、繊維性ウェブにおける本発明による圧密領域の概略図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、繊維性ウェブにおける本発明による圧密領域の概略図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、繊維性ウェブにおける本発明による圧密領域の概略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明を実施するために用いてもよいセットアップを概略的に示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明を実施するために用いてもよいセットアップを概略的に示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明を実施するために用いてもよいセットアップを概略的に示す。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明を実施するために用いてもよいセットアップを概略的に示す。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明による筒状アンビル要素の様々な実装を概略的に示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明による筒状アンビル要素の様々な実装を概略的に示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明による筒状アンビル要素の様々な実装を概略的に示す。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本発明による筒状アンビル要素の様々な実装を概略的に示す。
【図３Ｅ】図３Ｅは、本発明による筒状アンビル要素の様々な実装を概略的に示す。
【図３Ｆ】図３Ｆは、本発明による筒状アンビル要素の様々な実装を概略的に示す。
【図３Ｇ】図３Ｇは、本発明による筒状アンビル要素の様々な実装を概略的に示す。
【図３Ｈ】図３Ｈは、本発明による筒状アンビル要素の様々な実装を概略的に示す。
【図３Ｉ】図３Ｉは、本発明による筒状アンビル要素の様々な実装を概略的に示す。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明による柔軟な筒状アンビル要素を成形するための特定の実装を概略的に示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明による柔軟な筒状アンビル要素を成形するための特定の実装を概略的に示す。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明による機器のセットアップについての２つの実装を概略的に示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明による機器のセットアップについての２つの実装を概略的に示す。
【図６Ａ】図６Ａは、ウェブを圧密化するための機器のセットアップを概略的に示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ウェブを圧密化するための機器のセットアップを概略的に示す。
【図７Ａ】図７Ａは、ダンパ要素の追加の特長を有する図２Ａにおけるセットアップを概略的に示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、ダンパ要素の追加の特長を有する図２Ｂにおけるセットアップを概略的に示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは、ダンパ要素の追加の特長を有する図２Ｃにおけるセットアップを概略的に示す。
【図７Ｄ】図７Ｄは、ダンパ要素の追加の特長を有する図２Ｄにおけるセットアップを概略的に示す。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明によるアンビル要素のさらなる実装の概略図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、かかる要素を用いて形成されてもよい圧密領域を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
すべての図面において、同じ数字は対応する要素または特長を示す。
【００２７】
本発明は、１つ以上のウェブの圧密化に関する。第１の態様において、本発明は、ワイヤ、チューブ、もしくはチェーンとして、または円周方向リブを有する筒状要素として実装されてもよい伸長された柔軟なアンビル要素を用いることによりかかる圧密領域を達成する装置である。第２の態様において、本発明は、特にウェブがその材料特性において変動を示すときに、１つ以上のウェブにおいて複数の圧密領域を形成するためのプロセスである。第３の態様において、本発明は、円筒状または楕円状のいずれかを有する圧密領域を含むウェブである。
【００２８】
但し、本説明が網羅する様々な特長および要素の実装は、それらが説明される文脈に必ずしも限定されるものではないことに留意すべきである。
【００２９】
本文脈において、「ウェブ」または「ウェブ材料」との用語は、デカルト座標を用いるときに、ロール上における材料の方向であってもよく、かかる方向であることがしばしばである、略長手方向またはｘ方向の延在を示す材料に言及するものである。この方向において、ウェブは、本質的に無端状であるか、またはこの方向に対して垂直なその幅もしくはｙ方向におけるよりも少なくとも著しく長い。ウェブは、ｘ方向またはｙ方向のいずれよりもはるかに小さいのが典型的な厚さｚを有する。ウェブ材料は、膜もしくは箔の場合など、本質的に中実の材料であってもよく、または繊維を含む材料もしくは発泡体の場合、あるいは膜が三次元的に形成されているときなど、多孔性領域を有し容易く圧縮可能であってもよい。ウェブは、２層以上の材料が組み合わされているときなど、いくつかの材料の組み合わせまたは複合体であってもよい。層は、他のウェブであってもよく、他のウェブから切り取られた片などの材料片であってもよい。
【００３０】
ウェブが繊維性材料を含むとき、これらは、不織ウェブなどの接着されたウェブであってもよく、または繊維の接着されていない蓄積などのバットであってもよく、または繊維性材料のいくつかの層の蓄積であってもよい。また、かかるバットは、繊維の間にいくらか量の接着剤を含んでもよい。ウェブは、圧縮および／または圧力、熱、超音波、もしくは加熱エネルギーの印加、凝集、糊もしくは接着剤の塗布などによる接着を通じて形成されてもよい熱または融解接着などの、いずれの従来の手法により接着または事前接着されてもよい。不織ウェブは、メルトブロー法、スパンボンド法、スパンメルト法、ソルベントスピン法、エレクトロスピン法、カード法、フィルムフィブリル化法、メルトフィルムフィブリル化法、エアレイ法、ドライレイ法、スフに対するウェットレイ法、および当該技術において既知のこれらのプロセスの組み合わせを含むがそれらに限定されない、多くのプロセスにより形成することが可能である。
【００３１】
ウェブが膜を含むとき、これは、皮膚状または膜状の材料の本質的に連続的な層に言及するものであるが、かかる膜は、アパーチャを含んでもよく、または実際にはネット状の構造を形成してもよい。
【００３２】
本発明は、ウェブの圧密化に関する。従って、本発明によるウェブは、２５℃の周囲温度よりも高いが典型的には約３００℃未満である融点を有する熱可塑性材料、すなわち、融解可能または少なくとも軟化可能な材料または化合物を含む。典型的な材料は、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどのポリオレフィンであるが、それらに限定されない。
【００３３】
本発明によるウェブは、さらに、ウェブ構造が損なわれない限り、粒子材料、またはそれらに適用される流体などの他の材料を含んでもよい。ウェブは、さらに、セルロース系繊維を含むがそれに限定されない、熱可塑性でない、すなわち、融解可能でない、またはより高い温度で融解する材料を含んでもよい。融解可能な材料の量により、結果的に得られるウェブの特性が決定され、多くのアプリケーションについて、ウェブは、少なくとも１０％、しばしば５０％超、さらには９０％超の融解可能な成分を含む。
【００３４】
ウェブは、例えばパターンが導入されるとき、単層ウェブであることが可能である。ウェブは、例えば縁が折り重ねられ縫い合わされるとき、単折り返しウェブであることが可能である。ウェブは、事前設定されたパターンにより接続されるいくつかの個々のウェブまたは層で構成することが可能である。
【００３５】
ウェブは、典型的には、そのマシンおよびクロスマシン方向に沿ったその特性のいくらかの変化を示す。いくつかのサブ層を重ね合わせることなどにより、かかる変化の均質化に抗する多くの努力がしばしば費やされている。しかし、特に基本重量、密度、キャリパ、および繊維性材料の場合、繊維径、繊維分布（均質性）、繊維長などの重要な特性は、依然としていくらかの程度変化し、従って、かかるウェブをさらに処理する際、特にかかるウェブが溶融接着などにより他の材料と組み合わされるときに、しばしば困難が生じる。典型的な課題は、不完全な圧密化または「バーンスルー」、すなわち、所望されない穴が接着領域に形成されることである。
【００３６】
本検討に鑑み、「変化性」との用語は、ウェブの圧密点と包囲領域との間の区別を可能にする解像度を有するいずれかの適切な測定方法により決定された、それぞれの特性のパラメータ値に言及するものであることに留意すべきである。ベルギー国ブリュッセル市のＥＤＡＮＡにより発行されたＳｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙの２０１１年版を簡便な参照とする。
【００３７】
本検討において、ウェブは、１つ以上の圧密領域を含む。圧密領域は、熱的および／または機械的処理に供されることにより、ウェブ材料の少なくとも一部分が軟化または融解され、続いてまたは同時に圧縮されることにより材料の塑性変形を生じさせたウェブ領域である。当業者に周知の典型的な例は、熱可塑性繊維性材料であり、かかる熱可塑性繊維性材料は、２つの加熱されたロールの間のニップに接着されていないバットを通過させることなどにより達成されてもよい、しばしば接着点とも呼ばれる圧密領域を導入することにより接着されることで接着された不織材料になり、かかる２つの加熱されたロールの少なくとも一方は、ウェブにおいて対応する接着パターンを形成する接着突起を有する。別の典型的な例は、処分可能な物品の作製などにおいて周知の、２つの材料の縫い合わせであり、不織ウェブおよびプラスチック膜などの２つのウェブが、圧力および／または熱エネルギーを印加することなどにより互いに接着される。
【００３８】
圧密領域において、熱可塑性の融解可能な材料は、融解されるか、または塑性変形を可能にするように少なくとも十分に軟化される。この圧密領域において、ウェブ材料は、周囲領域よりも小さいキャリパまたは厚さを示すように圧縮される。膜材料の場合など、ウェブが既に中実の融解した材料で本質的に構成されていれば、エンボス加工された膜の場合またはともに接着された２つの膜の場合におけるように、これらも圧縮されてもよい。さもなければ、小量の膜材料が横方向外方に圧搾されてもよい。この塑性変形およびキャリパまたは厚さの減少が生じる圧密領域の中心領域の周辺において、圧密領域は、ウェブの中心領域から周囲領域への遷移として、圧密領域と同じようには圧密化されていない遷移領域を含む。この遷移領域において、ウェブの厚さ／キャリパは、中心領域から周囲領域に増加し、これに応じ、局所的な密度は減少する。融解または塑性変形された材料の一部は、中心領域から遷移領域内に圧搾されてもよい。
【００３９】
圧密領域は、ウェブのｘ−ｙ上面図において見られるようにウェブのｘ−ｙ寸法と、例えばウェブの厚さ方向に沿って切り取られた断面において見られるようにｚ方向寸法との両方に関して、いくらかの幾何学的延長を示す。ウェブにおける圧密領域が特定の形状を有することは、本発明の一態様の特定の特長である。
【００４０】
態様の一実装において、圧密領域は、上面図において概ね非円形の楕円形状を示し、また、圧密点を通るｘ−ｚまたはｙ−ｚ配向断面は、少なくとも部分的に楕円形状の境界を示す。後者は、中心領域および遷移領域とで形成されてもよい接着領域の少なくとも１つの表面における楕円状または楕円台状の窪みに対応する。圧密領域から周囲領域への滑らかな遷移により、触覚特性と強度との特定のバランスが提供される。楕円の長軸またはより長い軸は、ウェブのいずれの主方向に位置合わせされてもよいが、特定の実施形態において、軸は、ウェブのマシン方向軸に対して０°超および４５°未満の角度をなしてもよい。本文脈において、「楕円台状」との用語は、切頭楕円形、すなわち、平面により一部が切り取られた楕円の形状に言及するものである。幾何学的に厳密に言えば、円も、楕円の特別な形態を表すが、円は、本明細書中以下でより詳細に検討する特定の利益を提供しないため、本範囲に該当するものとは考えない。従って、楕円との用語は、非円形の楕円として読まれるべきである。
【００４１】
本態様の第２の実装において、圧密領域は、上面図において本質的に矩形状を有する円筒状の窪みを示す。但し、好適な実装において、この円筒形状は、真円形の円筒に対応しているが、非円形、非直角、および尖端を有する円筒（すなわち、円錐台状の形状を有する）も、円筒との用語の範囲に該当するものと考えられることに留意すべきである。この実装において、前述の実装と対照的に、圧密領域から周囲領域への滑らかな遷移は、径方向においてのみ有効である。あるアプリケーションについて、これにより、はるかに広い範囲のバランス特性が提供され得る。
【００４２】
典型的には、いくつかの圧密領域が１つまたはいくつかの容易く認識可能な反復パターンを形成するが、必ずしもそうではない。一行の領域は、主にクロス方向に沿って編成された一群の領域であり、列において、一群の領域は、主にマシン方向に沿って編成されている。本説明において、「主に」とは、特徴線の一方向上への投影が、その方向に対して垂直な他の方向上への投影よりも大きい状況に言及するものである。１つのウェブにおいて同時に２つ以上のパターンが存在してもよく、かかるパターンは、間欠的であるか、重なり合っているか、互いに組み合うものであってもよい。かかるパターンは、同時に形成されてもよく、従って、典型的には、互いに特定の位置関係にある。また、かかるパターンは、互いに独立して形成されてもよく、既に接着パターンを有するウェブが本発明によるプロセスに供されるときや、またはウェブが本発明による後続のプロセスステップにおいて２回処理される場合など、互いに直接の相関を有さないこともしばしばである。
【００４３】
第１の実施形態において、融解した材料は、ウェブの所定の弱化または穴もしくはアパーチャが効果的に達成されるように、圧密領域から部分的に除去される。上述の「バーンスルー」とは対照的に、このアパーチャ形成は、所定のアパーチャサイズが所望されるときなど、非常に高い再現性で達成することが可能である。また、アパーチャは、ウェブの分離などのため、本質的に無端状であってもよい。
【００４４】
第２の実施形態において、融解した材料は、圧密領域に残り、かかる領域は、しばしば「接着点」または「接着領域」と呼ばれる。かかる接着点は、未処理のウェブまたはバットが緩い繊維を含むときなど、かかるウェブの成分を接着または圧密化するために用いてもよい。また、接着は、スパンレイまたはメルトブローされた層が互いの上に位置決めされたときなど、１つ以上のウェブの層の間で行ってもよく、接着は、これらの層のすべてまたは一部に亘り達成することが可能である。同様に、接着は、膜および繊維性ウェブなど、少なくとも１つの特性において異なってもよい２つ以上のウェブの間で達成してもよい。さらに、本発明のプロセスにより、層のうちの１つにアパーチャを形成し、１つまたは好ましくは２つの包み込むウェブに接着点を形成してもよい。
【００４５】
特に、ウェブを含む繊維の接着について、本発明のプロセスは、改善された触覚上の柔らかさを提供する。理論により拘束されることを望むものではないが、この改善は、圧密領域周辺の繊維性構造の領域の融解した中心への緩やかな遷移の結果得られるものと考えられる。
【００４６】
圧密領域は、２つの本質的に円筒状のロールのニップなどを含むがそれらに限定されない、第１および第２のアンビルにより形成された間隙にウェブを通すことにより形成される。
【００４７】
多くの場合、間隙は、工具と反作用するアンビルとの間にあるものと説明され、間隙の片側ではある作用が行われ、間隙の他方側は受動的であることを示す。本文脈において、かかる特色は、適切とは思われず、よって、間隙のいずれの側も「アンビル」と呼ぶものとする。本文脈において、第１のアンビルは、より詳細に検討するように、少なくとも１つの柔軟伸長アンビル要素を含む。第２のアンビルは、プロセスおよびウェブのクロスマシン方向に位置合わせされたロール軸を有する円筒状のカウンタロールであってもよい。従来の熱接着機器は、滑らかなアンビルロールとパターン化エンボス加工ロールとを含むことがしばしばである。パターンは、エンボス加工ロールの表面上の突起により形成される。典型的には、かかる突起は、円錐台状もしくは角錐台状の形状、または台形状の断面を示す。
【００４８】
第２のアンビルは、加熱されてもよく、または超音波装置などのエネルギー放出要素を含んでもよい。このため、第１のアンビルも、加熱要素を有してもよく、または（柔軟な筒状アンビル要素を有することに加え）突起を有してもよい。
【００４９】
間隙は、ウェブのｚ方向に延在するとともに間隙におけるアンビルの間の最も狭い距離である間隙幅を有する。従って、滑らかなロールと突起を有するエンボス加工されたロールとの間に間隙が形成される場合、間隙幅は、突起の頂部と滑らかなロールとの間の距離となる。突起が丸みを帯びた表面を有する場合、間隙幅は、滑らかなロールに向かって配向された湾曲の頂部と滑らかなロールとの間である。間隙幅は、圧密領域における圧縮に影響を与え、間隙幅が減少するとアパーチャが圧密領域に形成され得る。また、間隙幅は、突起の高さとともに、間隙を通過するウェブが圧縮されないか、または圧密領域の外側でいくらかの程度圧縮されるのみであるかを決定する。円筒状のロールが用いられるときなど、アンビルの一方または両方が丸みを帯びた形状を有する場合、間隙は、クロス方向に配向された線に沿って延在し、間隙領域を定義する。
【００５０】
圧密領域を形成するためには、エネルギーをウェブに印加する。熱エネルギー源は、ウェブ材料を熱溶融するための当該技術において周知のいずれの熱源であってもよい。また、エネルギーは、いくつかの手段により提供されることも考えられる。例えば、ウェブは、ニップを通過させる前に可塑化または融解温度に近い温度まで事前加熱されてもよく、かかるニップにおいて、ニップにおける加圧による機械的変形エネルギーおよび／または加熱された突起などによる追加の熱エネルギーにより、材料は、圧縮により圧密領域が形成されるように可塑化または融解される。
【００５１】
好ましい実装において、第２のアンビルにおけるエネルギー源は、ソニック、より好ましくは超音波を発生させる。超音波溶接工具は、超音波周波数範囲（すなわち、典型的には２０ｋＨｚ以上）における音響エネルギーをホーンに印加する原理に基づいて動作する。ホーンまたはソノトロードは、印加された音響エネルギーに応答して振動し、出力音響エネルギーをさらに発生させる。出力音響エネルギーは、それぞれアンビルであるソノトロードと反作用する支持体との間に位置決めされた熱溶融可能なウェブ材料に印加される。振動エネルギーは、ウェブを通過し、熱に変換される。理論により拘束されることを望むものではないが、変換は、熱溶融可能な材料が圧縮により溶融されることが可能であるように、熱溶融可能な材料を融解および溶融する分子間摩擦によるものであると考えられる。
【００５２】
熱エネルギー源は、移動するウェブおよびアンビルに対して固定的に位置決めされているのが好ましいが、回転可能に装着されてもよく、任意選択により並進移動可能であってもよい。好ましくは、１つ以上の熱エネルギー源は、エネルギー源のｙ方向移動を回避または最小化するため、接着曲線または接着面積の全ｙ方向延長を覆うために十分な幅に設計されている。
【００５３】
アンビル（単数または複数）は、間隙を形成する表面要素を含み、ウェブにおいて圧密領域を形成する。アンビル（単数または複数）は、さらに、真空吸引手段など、アンビル上におけるウェブの位置決めを維持するための手段を含んでもよい。
【００５４】
これらの圧密領域は、次いで、表面要素をウェブに「刻印」する。従って、アンビルのパターンを、処理されたウェブにおけるパターンとして見ることが可能になる。しかし、パターンは、一対一の関係で正確に映されるわけではない。突起の中心点の相対的な位置決めは、例えばウェブの長手方向およびクロス方向の延在に依存して、圧密領域の中心点とほぼ同じであり得るが、圧密領域のサイズは、突起のサイズと異なり得る。サイズにおける差は、間隙幅、間隙圧力、および材料キャリパと協働して、突起の形状および形態に主として依存する。
【００５５】
従って、突起が円筒状であってそれらの支持体の表面に沿って矩形状の断面形状を有していれば、圧密領域の中心領域は、十分に小さい突起の深さについて、突起と同じサイズおよび形状を有するはずである。商業的に用いられている接着工具は、それらの支持体の表面に沿って見たときに台形状の断面形状を示す突起を含むのが典型的であり、この結果、例えば、より大きい貫通深さまたはより小さい間隙幅、および所与の材料について、より大きい圧密領域となり、これは、圧密領域の中心領域が同じままであっても、より多くの材料が遷移領域内に圧搾され、遷移領域が拡大されるからである。しかし、突起の頂部と側面との間の角度が鋭いことにより、特性が鋭く変化する小さい遷移領域が形成され、かかる領域において、繊維および／または繊維アンカが損傷し、その結果、かかる従来のウェブの強度が低下し得る。
【００５６】
さらに、所与の突起形状について、間隙幅または間隙圧力は、突起のウェブ内への貫通深さに影響を与え、融解した材料は、材料のキャリパに依存して、異なる程度に横方向外方に周囲に圧搾される。従って、圧密領域の中心領域は、突起に対応し得るが、典型的には、融解または塑性変形された材料の一部が遷移領域内に入ることにより幾分大きくなる。
【００５７】
これらの影響は、上記の従来の技術と比較して、本発明の技術においてははるかに目立たない。柔軟伸長アンビル要素は、円筒状の窪みの場合一方向に、楕円形の窪みの場合全方向に、「最も高い」接触点から傾斜しているため、実効的に１つの貫通深さが存在せず、上記の円筒状または楕円形の窪みが生じる。突起の傾斜のため、融解した材料は、中心領域の中心における最も深い刻印点から中心領域のより浅い刻印領域に向かって、恐らくは遷移領域内に変位する。従って、繊維の損傷がより少ないため改善された強度で、一方、境界がはるかに滑らかであるため改善された触覚上の柔らかさで、はるかに緩やかな遷移が結果的に得られる。
【００５８】
上記のように、いずれのウェブ材料も、基本重量、密度、もしくはキャリパ（相互依存し得る）、また、ウェブを含む繊維の場合、繊維径、繊維分布など、または発泡体の場合、孔径およびラメラ特性など、ある重要なウェブ特性に関していくらかの変化性を示す。従って、かかるウェブを熱接着または超音波接着などの従来のプロセスに通過させるとき、プロセスは、かかる変化性の影響を受け、不安定なプロセスにより、不完全な融解、「バーンスルー」など、すべて当業者に周知の材料特性における容認されない変化性が生じ得る。このため、例えば、欧州特許出願公開第０９２０９７７Ａ１号明細書（Ｈｅｒｒｍａｎｎ）に記載のように、超音波エネルギーをウェブに印加する場合について記載されているように、かかる変化性による間隙の調節に抗する従来の硬く剛性のシステムについて、著しい努力が費やされてきた。
【００５９】
これに対し、本発明は、伸長アンビル要素の柔軟性を利用するものである。この点において、本発明は、熱可塑性材料を含む１つ以上のウェブにおいて塑性変形により１つ以上の圧密領域を形成するための装置に関する。装置は、装置に対する前記ウェブの移動方向に位置合わせされたｘまたはマシン方向と、ウェブの幅方向に位置合わせされたｙまたはクロスマシン方向とを示す。装置は、少なくとも前記ウェブの所定の領域の温度を上昇させるための１つ以上のエネルギー源を含む。
【００６０】
この温度上昇は、ウェブにオーブンもしくは加熱されたロールを通過させることにより、または放射により、またはウェブを強制的に通過させる熱風などにより、ウェブを事前加熱するときなど、ウェブの全体に行ってもよい。好ましくは、加熱は、表面の加熱に限定されず、ウェブの全体を均等に温度を上昇させる。
【００６１】
また、温度上昇は、加熱されたロールの突起がウェブに接触するときなど、所定の領域のみについて行ってもよい。また、エネルギー源は、機械エネルギーが熱エネルギーに変換されるときなど、圧縮ユニットと一体的であってもよい。
【００６２】
装置は、さらに、ウェブのｚ（厚さ）方向に位置合わせされた間隙幅を示すｚ方向に配向された間隙を形成する、第１および第２のアンビルを含む。間隙において、従来の間隙幅調節または圧力もしくは力制御手段によりウェブに圧力を印加してもよい。
【００６３】
第１のアンビルは、ｘ方向に伸長された柔軟なアンビル要素を含む。柔軟なアンビル要素は、例えば平坦な支持体または円筒状のドラムなどの支持構造により支持されている。第１のアンビルは、反作用する第２のアンビルと協働する。
【００６４】
本文脈において、「伸長部材」との用語は、最短および最長の主な断面距離（例えば直径）の平均よりも大きいｘ方向延長を有する要素に言及するものである。しかし、比較的短い部材も、少なくとも他のより長い部材と組み合わせて用いてもよいと考えられる。
【００６５】
「柔軟性」との用語は、それ自体当業者に既知の方法により決定され得る、曲げ強度とも呼ばれる伸長部材の特性に言及するものである。本文脈において、柔軟性は、柔軟性試験方法により決定される。
【００６６】
柔軟性試験を実行するため、伸長部材を、少なくとも５ｃｍが自由に外方に突出するように水平にしっかりと固定（例えば、クランプ固定）する。固定位置から５ｃｍの距離のところに１ｋｇの錘を取り付け、垂直方向の偏向を測定する。柔軟な部材は、何らの錘もない状態または軽い錘で偏向基準を満たす程度の柔軟性を有することが考えられ得る。伸長部材が張力のかかった状態で装置に取り付けられる（例えば、張力がかかったばね）場合、弛緩した状態で測定を行うべきである。伸長部材がチェーンタイプである場合、チェーン要素は、典型的には、非常に硬いものであり、チェーンの柔軟性は、枢動継手の柔軟性により支配される。
【００６７】
材料は、０．０１ｍｍ超の垂直偏向を示して柔軟性試験を通過するとき、柔軟であると考えられる。好ましくは、材料は、０．１ｍｍ超、より好ましくは０．３ｍｍ超偏向し、さらなる好適な材料は、１ｍｍ超、さらには１ｃｍ超の値を示してもよい。柔軟性試験は、互いに対しておよび部材の伸長軸に対して垂直な２つの方向において偏向基準が満たされることを要求することに留意すべきである。ＩＳＯ１２１３５（金属材料−準静的破壊靭性の決定のための試験方法）、ＡＳＴＭ  Ｄ７９０（非強化および強化プラスチックおよび電気絶縁材料の曲げ特性のための標準的な試験方法）、ＩＳＯ１７８：プラスチック−曲げ特性の決定）などの他の試験方法が、本質的に同じ特性を決定することを目標とし、相関が確認されれば同等に用いてもよいことを、当業者は容易く理解するであろう。
【００６８】
本発明の好ましい実装において、柔軟なアンビル要素は、その支持構造の柔軟性よりも高い柔軟性を示す。従来、圧密領域を良好および均一に形成するため、機器のすべての部品が頑丈および剛性である必要があり、具体的な対応策が取られない限り、いずれの変形も最小化されるべきであると考えられてきた。従って、加熱されたカレンダロールは、最小の変形となるように設計および製造されることがしばしばであり、または超音波機器は、本質的に変形不可能なアンビルを有し、そして動作中の温度上昇などの材料の変化性および／またはプロセスの変化性に応じて間隙幅を調節する複雑な対策が取られる。
【００６９】
伸長された柔軟な部材は、好ましくは、摩耗などの機械的応力に対していくらかの抵抗を示す。従って、材料、または少なくとも部材の表面は、十分な硬度を示し、好ましい実装において、柔軟な部材は、鉄、鋼、アルミニウム、またはそれらの混合物もしくは複合体を含むがそれらに限定されない金属材料を用いて、またはそれらから作製されている。
【００７０】
本発明の文脈において、柔軟な部材の柔軟性は、いくらかの弾性率を有する鋼タイプを用いることなどにより、その固有の材料特性から結果的に生じ得る。好ましくは、およびはるかに広い範囲の柔軟性を提供するため、柔軟性は、伸長部材の内部構造から結果的に生じる。
【００７１】
従って、第１の実装において、柔軟な部材は、例えば２ｍｍの円形直径を有するとともに柔軟性試験に供されるときに１ｍｍ超の偏向を示す、単純な鉄ワイヤなど、大きい長さに亘り本質的に一定の断面寸法を示すワイヤである。好適なワイヤは、当然、楕円形、多角形、星状、三日月形状など、異なる形状の断面を示してもよい。しかし、好ましくは、ワイヤは、丸みを帯びた表面を間隙に向けて位置決めすることが可能な形状を有する。本文脈において、チューブも「中空ワイヤ」として考えられる。
【００７２】
第２の実装において、柔軟な部材は、チェーンタイプであり、すなわち、一連の接続された要素を含み、かかる要素は、チェーン全体の柔軟性よりも低い柔軟性を示すとともに、枢動的に、または互いに噛み合うように、または互いに係合するように接続されてチェーンを形成する。かかる部材の第１の例を図８Ａに示し、かかる図は、円筒のコアを通過する接続要素により接続された円筒状のチェーン要素を示している。
【００７３】
さらなる実装において、柔軟な要素は、円周方向リブを有する筒状要素である。かかる筒状の柔軟伸長アンビル要素についての非限定的な例としてコイルばねを検討することにより、これをさらに説明する。コイルばねは、支持体の弾性率よりも低い弾性率を有する鋼のタイプから作製されてもよい。しかし、コイルばねの特定の形状により、コイル自体のワイヤよりもはるかに高い柔軟性が提供される。理論により拘束されることを望むものではないが、これは、下記の理由によるものと考えられる。第１に、ワイヤのターンのアーチ状の構造を考慮すると、この構造により、力が接線方向に伝達され、圧縮が生じたとき、いくらかの可逆的な変形により、例えば円形のワイヤが幾分楕円形のワイヤに変形し得る。そしてさらに、近隣のターンが互いに移動し得る。従って、システムは、各々すべての圧密領域について異なるように反応することが可能であるため、変化性に関して特定の堅牢性を示す。この組み合わされた効果により、著しく滑らかな動作が結果的に得られ、ピーク力が緩衝されるものと考えられる。
【００７４】
任意選択的に、および超音波エネルギー源の文脈において特に有益であるように、ともに上記のように実装してもよい柔軟な筒状アンビル要素および支持体は、筒状アンビル要素よりもはるかに柔軟または弾性的なダンパ要素により分離されてもよい。ダンパ要素は、等方的または一方向に要求される柔軟性または弾性を示してもよい。柔軟性または弾性は、固有の材料特性により、または筒状の柔軟な要素の文脈において説明したものと同様に構造的特長により達成してもよい。かかるダンパ要素は、弾性、粘弾性、粘性、もしくは擬似弾性の要素であってもよく、天然もしくは合成ゴム、ＳＢＳ、ＳＩＳ、（ブロック）共重合体、ＥＶＡ、ナイロン、もしくはシリコーンなどのゴム状材料、または熱可塑性エラストマ、マスチック、アスファルトベースもしくは瀝青質の材料を含んでもよい。ダンパ要素は、紙または木材料などのセルロースベースの材料を含んでもよい。ダンパ要素は、固体、発泡、またはスポンジ状、繊維性、またはシムタイプの構造を含んでもよく、それらの空隙または隙間は、別の材料で充填されてもよい。
【００７５】
理論により拘束されることを望むものではないが、柔軟な筒状要素およびバッファ要素の慣性モーメントにより説明することが可能な超音波エネルギー源の振動への反応などの偏向挙動が、ダンパ要素が超音波源の周波数で振動せず、好ましくは超音波エネルギー源の共振周波数（典型的には、２０〜３５ｋＨｚのオーダ）でも振動しないものである限り、超音波エネルギーは、間隙における材料に伝達され、筒状要素およびダンパ要素の柔軟性または弾性により、材料の厚さまたは基本重量の変化に関する、また、支持構造が回転ドラムまたはタレットである場合にアンバランスな回転から結果的に生じ得る、支持要素からエネルギー源への変化する距離などに関する、プロセス公差（窓）の広幅化が可能になるものと考えられる。但し、ダンパ要素が支持要素と一体的に実装されているとき、またはダンパ要素が個々にもしくは共同して上記の要件を満たす複数の個々のサブ要素を含む場合など、かかるダンパ要素についての等価な実装が本発明の範囲に含まれることに留意すべきである。
【００７６】
間隙における圧縮への反応を鑑みた柔軟性に加え、柔軟伸長要素は、好ましくは、その長手方向軸、すなわち、筒状アンビルの中心線に沿っておよびそれに対して垂直に容易に変形することが可能であるように実装される。これは柔軟伸長部材のすべての実装の重要な特長であるが、以下の検討は、円周方向リブを有する筒状要素の第３の実装を例示的要素、より具体的にはコイルばねとして用いるものである。これは、多くのアプリケーションについて好ましい実装であると考えられるが、以下の効果の説明は、本発明を限定するものと見るべきではない。かかるコイルばねが支持構造などのｘ−ｙ面上にその軸が主にｘ方向に配向された状態で置かれた場合、ばねをｙ方向に容易に変形および屈曲することが可能である。すると、軸は、湾曲した軸になり、ばねのターンは、軸に対する角度が、ｙ方向の湾曲が生じる前と本質的に同じままである。曲率によっては、近隣のワイヤが湾曲の片側においてある程度離れてもよいが、それらのワイヤは、他方側において接触するかまたは接触したままであってもよい。さらに、かかるばねは、全体的な構造的形状を失うことなく容易く延長され得るため、柔軟性は、筒状アンビル要素の長さにも関し得る。また、コイルのワイヤは、矩形、三角形、または六角形などの多角の断面を示してもよい。
【００７７】
円周方向リブを有するかかる柔軟伸長筒状アンビル要素は、エラストマ材料などで作製された柔軟なコア上に２つの異なる外径を有するシムリングを交互に装着するなど、様々な方法により構成することが可能である。大きい方のシムリングが円周方向リブを形成し、小さい方のシムリングが間隔を定義する。別の好適なアプローチは、補償チューブ用などで周知の、蛇腹状、波形、またはフィン付きの柔軟なチューブの使用である。好ましい実施形態は、本明細書中以下でより詳細に説明するコイルばねである。
【００７８】
柔軟伸長アンビル要素の機械的利益に加え、柔軟伸長アンビル要素は、湾曲した上面および開いた構造が非常に滑らかな空気流を可能にするため、高いプロセス速度において、および／または、非常に小さい間隙幅で動作しているときに、さらに利点を提供するものと考えられる。
【００７９】
柔軟伸長筒状アンビル要素のサイズは、広い範囲に亘り変化してもよく、衛生または梱包産業における多くのアプリケーションについて、円周方向リブの最大の外径は、約２０ｍｍであり、シムリングもしくはフィンの厚さなどのリブの長さ、またはコイルばねワイヤの直径は、約１０ｍｍ未満である。
【００８０】
特に好ましい実施形態において、柔軟伸長筒状アンビル要素は、螺旋またはコイルばね、すなわち、螺旋状に巻かれたワイヤを用いて構成される。
【００８１】
螺旋は、周知のコイルばね、すなわち、ワイヤを円筒の周りに巻くことにより作製することが可能なばねなど、軸に対して平行に移動しながら一定のまたは連続的に変化する距離で軸の周りを回る三次元曲線である。一般に、かかる螺旋ばねは、長さ方向に沿って圧縮されたときに短くなるように設計された圧縮ばねとして作製し用いることが可能である。それらのターン（ループ）は、無荷重位置において触れていない。張力または引っ張りばねは、長さ方向に沿った引っ張り力を受けると長くなるように設計されている。隣接するワイヤターン（ループ）は、通常、無荷重位置において互いに触れている。かかる螺旋状に巻かれたワイヤは、螺旋（またはコイル）の内径および外径、ワイヤの形態、ワイヤの直径（特にワイヤが円形断面を有するとき）、ピッチ（すなわち、隣接するワイヤターンの中心点の距離）、カント角度（すなわち、２つの隣接して対向するワイヤの断面の中心点の接続線が軸に対してどれだけ傾斜しているか）、ならびにワイヤ材料の、特にその外面における硬度、硬さ、および組成により定義される。かかる螺旋状要素は、円形断面を示すのが典型的であるが、特定のアプリケーションについては、例えば楕円形など、非円形の断面が望ましい場合もある。これは、螺旋を形成するワイヤにも当てはまり、かかるワイヤは、円形、楕円形、またはセグメント化された断面、すなわち、頂面（すなわち、ウェブに向かって配向される）および／または片側もしくは両側（すなわち、近隣のワイヤに向かって配向される）のいずれかにおいて１つ以上のセグメントが除去された円形または楕円形の断面を有してもよい。
【００８２】
デカルト座標における真直な螺旋アンビルのかかる主たるまたは一次構造を考えると、長さまたはｘ軸は螺旋軸に対応し、ｙ方向は幅方向と考えられ、ｚ方向は厚さまたは高さとなる。好ましくは、螺旋を形成する近隣のワイヤは、互いに変位可能に接している。好ましくは、ワイヤは、丸みを帯びた、より好ましくは楕円形、最も好ましくは円形のワイヤ断面を有する。代替として、表面の一部がやすりで削られたように平坦化されていてもよく、またはワイヤは、卵形もしくは半卵形の断面を有してもよい。ワイヤは、中実であるのが典型的であるが、要求される機械的特性が満たされていれば、任意選択によりコア材料をさらに含む、中空の筒状ワイヤとして実装することも可能である。また、ワイヤは、実際、任意選択により六角形のコアなどの柔軟なコアの周りに巻かれた、螺旋（すなわち、「ゼロ次螺旋」）の形態で形成されてもよい。螺旋構造のいずれも、右回りまたは左回りであってもよい。
【００８３】
任意選択的に、柔軟伸長部材は、例えば長い円形ばねがアンビルドラムの周りに巻かれているなど、二次螺旋アンビル構造により形成された一次螺旋アンビル構造から作製することが可能である。隣接する一次構造要素は、アンビルドラム面全体が一次螺旋構造により効果的に覆われ得るように、互いに接するかもしくは互いに干渉してもよく、または互いから離間されていてもよい。かかるセットアップは、例えば不織ウェブを形成するため、例えば幅広いウェブがその表面全体に亘り圧密化されるときに非常に有益に用いることが可能である。さらなる特定の実装において、２つ以上の螺旋（それぞれ、円筒の周りに巻かれ得る１つの螺旋の一部である）を、互い違いまたは互いに組み合わせた編成において互いに隣接して位置決めしてもよい。
【００８４】
螺旋アンビル構造のさらなる特定の実装は、リッツ線であり、小径ストランドから生じる接着点のサイズに関して、また、ストランド数の多さから生じ得る接着点の面密度、およびリッツ線の典型的な特徴としての高い柔軟性に関して、広い範囲の螺旋材料を示す。
【００８５】
柔軟伸長部材についての特定の実装を説明してきたが、柔軟伸長部材自体についての任意選択のまたは好ましい特定の実装に以下で再び言及する。
【００８６】
好ましくは、柔軟伸長部材は、金属で作製されるが、機械的および慣性的要件を満たすとともに適切な熱伝導率を示す他の材料を同等に用いてもよい。
【００８７】
柔軟伸長部材は、真直な軸を有することが可能である。代替として、アンビルがドラム状のアンビル支持体上に装着されているときなど、アンビルの軸は、アンビル支持体の表面上の円の形態を有してもよい。また、軸は、ばねが屈曲しているときなど、任意の次元において曲線的に成形されていてもよい。
【００８８】
当業者は、柔軟伸長部材のジオメトリが圧密領域のジオメトリを決定することを容易く認識するであろう。寸法の一対一の変換は不可能であるものの、例えば、ウェブの長手方向に主に沿った軸を有する螺旋アンビルのワイヤゲージは、圧密領域のｘ方向延長に主に対応し、螺旋の直径は、ｙ方向延長を主に決定する。
【００８９】
第１の実装において、直線長の柔軟伸長部材がソノトロードに対向する平らなアンビルフレームに位置決めされていてもよく、ウェブは、処理されるために間隙の間に引くことが可能である。この実装において、ソノトロードは、回転可能に装着されていてもよい。
【００９０】
代替の実装において、柔軟伸長部材は、当該技術において一般に知られるように、回転可能なアンビルロールなどの形態で円筒状のアンビルフレームに装着されてもよい。かかるアンビルロールは、柔軟伸長部材の重要な断面寸法よりも著しく大きい、５倍超のことがしばしばで、さらには１０倍超のこともある、直径を有してもよい。この実装において、アンビルロールの円周の周りに、単一の柔軟伸長部材が存在してもよく、またはいくつかの柔軟伸長部材が存在してもよい。柔軟伸長部材は、アンビルロールの軸に対して垂直な、またはかかる軸に対して角度をなす、円の形態であってもよい。また、柔軟伸長部材は、閉じたループであってもよい、表面上の不規則的で曲線的な形態を有してもよい。また、柔軟伸長部材は、１つがドラム状の支持体の周りに位置決めされるとともに別のより短いストラット状の部材がｙ、＋、またはｘ状の交差が形成されるように交差するときなど、別の部材と交差してもよい。このため、単一の部材がかかる交差を含んでもよく、または他の部材が第１の部材と交差することなく位置決めされていてもよい。代替として、柔軟伸長部材は、アンビルロールのあるセグメント上にのみ存在し、他のセグメントにおいて欠落していてもよい。本明細書中以下でより詳細に説明する好ましい特定の実装において、柔軟伸長部材は、変化する所定の形状を有することが可能である。
【００９１】
特定の実装において、柔軟伸長部材は、柔軟伸長部材の上側の（すなわち、ソノトロードに向かって配向された）接線が周囲の表面の上方に位置決めされるように、溝に埋め込まれている。
【００９２】
本発明の特定の実装において、柔軟伸長部材が中実または中空のワイヤであるとき、柔軟伸長部材は、線の形態の単一の連続的な圧密領域を形成する。これは、この線に沿って材料を分離するために特に有用であり得る。円周方向リブを有するチェーンまたは筒状部材が用いられる場合など、他の実装において、これらは、列をなす圧密領域を形成してもよく、かかる圧密領域は、曲線上の一連の点として考えてもよい。かかる曲線は、接着曲線を表してもよく、かかる接着曲線は、ｘ方向であるかまたはｘ方向に対して角度をなす直線であってもよいが、多くのアプリケーションについて、曲線が好ましい、すなわち、柔軟伸長部材の曲線長が支持表面上におけるその端点の間の最短距離よりも長くてもよい。
【００９３】
好ましくは、接着線のｘ−ｙ方向の湾曲は、成形装置、すなわち、柔軟伸長部材を所定の位置に保持するための手段により成形される。好ましくは、接着曲線の所定の形状は、それぞれ機械の停止を伴う、ハードウェア部品を変更することなく、恐らくはウェブの移動を中断することさえなく、容易く変更することが可能である。
【００９４】
特定の実装において、柔軟伸長部材の端点をアンビルフレーム上に固定することが、特に直線の場合だけでなく、単純な幾何学的曲線が所望される場合も、曲線を定義するために十分である。本実施形態において、ウェブは、真空または高摩擦面などのウェブ案内手段により適切な位置に保持されるべきである。
【００９５】
さらなる特定の実装において、成形装置は、アンビルフレームにおける溝またはスロットであり、かかる溝またはスロット内に、柔軟伸長部材が埋め込まれる。柔軟伸長部材の上側（ｙ）の接線は、ウェブが熱エネルギー供給ユニットに適切に接触するように、ウェブ支持表面の上方に延在してもよい。
【００９６】
柔軟伸長部材のｙまたはｚ方向寸法がその長さに亘り変化する場合、溝幅（ｙ方向）および／または深さ（ｚ方向）は、これに従い、エネルギー源を含んでもよい第２のアンビルとアンビルのｙ接線との間の距離が柔軟伸長部材の長さに亘り本質的に一定のままであるように変化する。代替として、第２のアンビルの位置決めは、一定力または圧力制御ユニットなどにより調節してもよい。
【００９７】
さらなるしばしば好ましい実装は、柔軟伸長部材を所望される位置に取り付けるとともに圧密化ステップ中に所望されない横方向（ｙ方向）移動を防止する１つ以上の固定手段を含む。このため、アンビルフレームは、レール、エアシリンダ、可動ローラ、油圧アクチュエータ、サーボモータ、磁気または他の適切なアクチュエータにより柔軟伸長部材をｙ方向に位置変更するための、ｙ方向に移動可能なピンまたはプランジャを含んでもよい。
【００９８】
本発明のさらなる特定の実装は、ウェブと第２のアンビルとの間の接触の改善および／または接触時間の増加を提供する。第１のアンビルの支持構造が円筒状のロールの形態であるとき、その表面は、間隙における円筒への接線において第２のアンビルを通過し、その結果、ウェブは、特に第２のアンビルが間隙に向かって配向された平らな表面を有する場合、線に沿って直接の接触および圧縮のみを有する。従って、柔軟伸長部材が、上記の螺旋アンビル部材を用いるときに容易く達成され得る十分に高い長手方向柔軟性を示す場合、これにより、円筒面から第２のアンビルに向かう間隙（プロセス方向に沿う）の直前および／または直後において、案内バーまたは案内ローラなどにより柔軟伸長部材が持ち上げられる。これにより、圧密化ステップのための処理時間が増加し、圧密化中に材料を凸状、凹状、または線形位置に保持することが可能になる。
【００９９】
第２の態様において、本発明は、１つ以上のウェブにおいて１つ以上の圧密領域を形成するための方法である。本方法は、以下のステップを含む：
ａ）熱可塑性、すなわち、融解可能または塑性変形可能な材料を含むウェブを提供するステップであって、ウェブは、ｘまたはマシン方向、ｙまたはクロスマシン方向、およびｚまたは厚さ方向を示す、ステップ。上記のように、かかるウェブは、単一のウェブまたは複合ウェブであってもよく、繊維および／または膜を含んでもよい。
ｂ）第１のアンビル支持構造により支持された柔軟伸長部材を含む第１のアンビルと、第２のアンビルとの間に、ウェブのｚ方向に対応する間隙を形成するステップ。柔軟伸長アンビル要素は、空隙領域において、アンビル要素支持構造の対応する柔軟性よりも高いｚ方向柔軟性を示す。
ｃ）ウェブを間隙に送るステップ。
ｄ）第２のアンビルと柔軟伸長アンビル要素との間のｚ方向間隙幅または間隙圧力を所定のレベルに設定するステップ。このレベルは、ウェブの特性および結果的に得られるウェブの所望される特性により決定される。
ｅ）任意選択により、ウェブにおけるまたはウェブの所定の領域における温度上昇を誘導するエネルギーを提供するステップ。続く圧縮ステップが材料を加熱するために十分であり得るが、加熱の一部を圧縮と分離することが所望されることがしばしばあり得る。
ｆ）間隙において所定のパターンでウェブを圧縮することにより、１つ以上の圧密領域を形成するステップ。
【０１００】
このアプローチの特定の利益は、１つ以上のウェブがそれらのウェブ特性の少なくとも１つ、特に基本重量、密度、厚さ、または組成の所定の目標値付近で変動を示すときに明らかになる。プロセスステップｄ）について、間隙幅または間隙圧力の所定のレベルは、かかるウェブ特性の所定の目標値に対応する。柔軟伸長部材の特定の柔軟性および形状のため、かかる変動は、かなり容易く緩衝することが可能であり、はるかに均一な圧密領域およびより均一なウェブ特性が結果的に得られる。
【０１０１】
第３の態様において、本発明は、特定の形状であるとともに特定のパターンに編成されていてもよい１つ以上の圧密領域を含むウェブである。
【０１０２】
圧密領域において、熱可塑性の融解可能な材料は、融解されるか、または塑性変形を可能にするように少なくとも十分に軟化される。圧密領域は、ウェブのｘ−ｙ上面図において見られるようにウェブのｘ−ｙ寸法と、例えばウェブの厚さの断面図において見られるようにｚ方向寸法との両方に関して、いくらかの幾何学的延長を示す。ウェブにおける圧密領域が、縁に向かってよりも中心においてより深い（ｚ方向）トラフ状の窪んだ表面を概ね有することが、本発明の特定の特長である。かかる窪みは、ｘ−ｙ視において、矩形、台形、もしくは楕円形の形状、または楕円台状の形状を有してもよいが、好ましくは円形の形状を有さない。円筒状、楕円状、または楕円台状の形状を有する窪みは、変化する深さを示す。第１および第２の形状は、それぞれ円筒および楕円が刻印を形成することを考えることにより視覚化してもよく、第３の形状は、頂部または扇形が切り取られた楕円が刻印を形成することを視覚化することにより視覚化してもよい。それにより、カップが切り取られた領域に本質的に平らな表面が形成され、その外方に湾曲した表面が形成される。当業者は、圧密領域のサイズおよび深さが、材料特性およびプロセス設定に依存することを容易く理解するであろう。
【０１０３】
圧密領域から周囲の領域への遷移は、従来の圧密領域についてよりも、少なくとも一方向において著しく滑らかであり、かかる従来の圧密領域は、その外方の領域により急峻な角度を介して開くことにより、鋭い遷移を示す断面を形成し、材料の機械的特性および柔らかさを悪化させる。これに対し、本発明により形成される圧密領域は、触覚特性と強度との特定のバランス、特に楕円形の圧密領域を提供する。楕円または円筒のより長い軸は、ウェブのいずれの主方向に位置合わせされてもよいが、特定の実施形態において、長軸は、ウェブのクロスマシン方向に対して１°超および４５°未満の角度をなしてもよい。圧密領域のかかる角度付けられた位置決めにより、ウェブの特性の調節、特にクロスマシン方向の強度に対するマシン方向の強度のバランス化におけるさらなる自由度が提供される。
【０１０４】
典型的には、いくつかの圧密領域が１つまたはいくつかの容易く認識可能な間欠的に反復するパターンを形成するが、必ずしもそうではない。一行の領域は、主にクロス方向に沿って編成された一群の領域であり、列において、一群の領域は、主にマシン方向に沿って編成されている。
【０１０５】
パターンは、隣接する圧密領域の中心点が直線または曲線に沿って位置合わせされている線形パターンであってもよく、または２つ以上の線形パターンが互いに隣接して、しばしば平行に編成されているときなど、二次元パターンであることも可能である。また、圧密領域は、互いに噛み合うかまたは重なり合ってもよい２つ以上のパターンに編成されていてもよい。
【０１０６】
通例、圧密領域は、単位面積当たりの圧密領域の数、および／または、単位面積全体の百分率で表した圧密領域の相対的な地域網羅により説明することが可能である。
【０１０７】
第１の実施形態において、融解した材料は、ウェブの所定の弱化または穴もしくはアパーチャが効果的に達成されるように、圧密領域から部分的に除去される。第２の実施形態において、より多くの融解した材料が圧密領域に残り、かかる領域は、しばしば「接着点」と呼ばれる。かかる接着点は、未処理のウェブまたはバットが緩い繊維を含むときなど、かかるウェブの成分を接着または圧密化するために用いてもよい。また、接着は、スパンレイまたはメルトブローされた層が互いの上に位置決めされたときなど、１つ以上のウェブの層の間で行ってもよく、接着は、これらの層のすべてまたは一部に亘り達成することが可能である。同様に、接着は、膜および繊維性ウェブなど、少なくとも１つの特性において異なってもよい２つ以上のウェブの間で達成してもよい。さらに、本発明によるウェブは、層のうちの１つにアパーチャを含んでもよいが、１つまたは好ましくは２つの包み込むウェブに接着点を含んでもよい。
【０１０８】
本発明によるウェブを含む繊維または発泡体は、改善された触覚上の柔らかさを提供する。理論により拘束されることを望むものではないが、この改善は、圧密領域周辺の繊維性または多孔質の構造の領域の融解した中心への緩やかな遷移の結果得られるものと考えられる。
【０１０９】
例えば、コイルばねなどの円周方向リブを有する筒状部材を用いるときに容易く形成することが可能な、非常に細かい接着パターンを形成することが可能であることにより、非常に柔らかいシームで材料を縫い合わせることがさらに可能になり、シームの構造が十分に細かく、近隣の接着点がともに十分に近いため、液体が貫通することが防止される。これは、尿または低粘度の排泄物などの液体を非透水性ウェブにより保持し得る吸収性物品についてのアプリケーションにおいて特に有用である。かかるウェブは、業界標準（Ｒｉｓｉｎｇ  Ｃｏｌｕｍｎ  Ｓｔｒｉｋｅ  Ｔｈｒｏｕｇｈ）ＡＡＴＣＣ１２７−１９８５またはＩＮＤＡ（かつてのＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ  ａｎｄ  Ｄｉｓｐｏｓａｂｌｅｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎであり、現在のＴｈｅ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｎｏｎｗｏｖｅｎ  Ｆａｂｒｉｃｓ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ）もしくはＥＤＡＮＡ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｄｉｓｐｏｓａｂｌｅｓ  Ａｎｄ  Ｎｏｎｗｏｖｅｎｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）などにより提供されている等価な方法により決定してもよい。好ましくは、本発明により作製されたシームは、最も低い水頭性能を示す縫い合わされた材料の値の８０％超、より好ましくは９０％超の水頭を提供する。好ましくは、シームは、少なくとも６０ｍｍ、好ましくは少なくとも１００ｍｍの水頭を示す。
【０１１０】
以下、本発明の特定の実装をより詳細に説明する。しかし、この説明は、何ら限定するものと見るべきではない。
【０１１１】
図１Ａは、ウェブ１００における圧密領域１１０の拡大上面図を概略的に示し、かかるウェブ１００は、螺旋アンビルにより形成され得る本発明による不織ウェブとして示されている。ウェブは、熱可塑性の融解可能な材料で作製された繊維１２０を含み、かかる繊維１２０は、繊維の間に隙間１２３を有する、スパンメルトプロセスの結果であり得る緩い本質的に無端の繊維１２０のバットとして示されている。ウェブは、マシン方向１０２と、かかる方向に対して垂直なクロスマシン方向１０４とを示す。圧密領域は、より長い長軸１１２とより短い短軸１１８とを有する楕円形状を有する。圧密領域の長軸は、ウェブのクロスマシン方向１０４に対して角度１１６をなす。圧密領域は、楕円１０８により示される中心圧密領域と、圧密領域の包囲遷移領域１０９とを含む。
【０１１２】
図１Ｂは、クロスマシン方向に沿った断面図（縮尺通りではない）を示し、ウェブ１００のｚ方向１０６に沿ったウェブならびに中心領域１０８および遷移領域１０９を有する楕円形の圧密領域１１０の延在を示している。図示のウェブは、点線１２５により示す滑らかな表面を有する。圧密領域１１０において、ここでは上面である表面の１つが窪んでおり、窪みの中心領域の下方の材料は、塑性変形して中実材料になっている。窪みの表面の形状は、ここでは点線１２６で示す楕円の表面の一部により記載することが可能である。窪みは、深さ１２８を有し、圧密領域は、最小の厚さ１２７を有する。かかる窪みは、本明細書中でより詳細に検討するように加熱および圧縮を有する様々なプロセスにより達成してもよいが、本説明については、湾曲した構造を平らな構造に対して押圧することにより圧縮が達成され、よって、窪みに中心部分において圧縮の度合いが最高となることに留意すべきである。この結果、この領域の可塑化された材料は、遷移領域１０９における緩い繊維バット内に横方向外方に圧搾され、融解されない繊維の周りを流れる。よって、従来のエンボス加工プロセスと比較してはるかに滑らかな遷移となる。
【０１１３】
図１Ｃに示すように窪みが平らな部分を有する場合であっても、このより滑らかな遷移は依然として存在する。図中、窪みは、楕円台、すなわち、楕円の頂部が平面に沿って切頭されるなど、平坦化された表面を有する楕円により形成されるものと考えることが可能である。よって、圧密領域の窪みは、平らな部分１２６’および湾曲部分１２６”を有する。このため、窪みは、深さ１２８’を有し、圧密点は、最小の厚さ１２７’を有する。
【０１１４】
当業者は、所与の材料について、圧密領域の最小の厚さ１２７、１２７’、または窪みの対応する深さ１２８、１２８’が、圧縮および圧縮アンビルの間隙幅にそれぞれ依存することを容易く認識するであろう。間隙幅が非常に小さい値に設定されていれば、高さがゼロに近くなり、アパーチャが形成され得る。また、設定された間隙幅について、高さは、圧密領域におけるウェブの局所的な基本重量により決定される材料の量に依存する。圧縮および横方向圧搾の機構が組み合わされているため、ウェブにおける基本重量のいずれの変化も、従来よりもはるかに高い度合いで補償され、圧密化されたウェブの特性は、はるかに均一になる。
【０１１５】
図１Ｄは、より少ない繊維およびより低い基本重量を有する領域１２１と、より多い繊維およびより高い基本重量を有する領域１２２とを有するかかるウェブ１００の上面図を概略的に示す。図中、圧密領域は、パターンをなして編成されてもよいことが示されている。パターンは、圧密領域が列１３２および行１３８をなして編成されることにより説明することが可能である。列は、ウェブのマシン方向１０２に位置合わせすることが可能であり、または図面に示すように、マシン方向に対して列角度１３４を有することも可能である。近隣の列は、クロスマシン方向列距離１３３を有することが可能である。図示のように、２つの近隣の列は、互い違いのパターンとなるように、２つのマシン方向で近隣の圧密領域の距離の半分だけマシン方向にオフセットされている。
【０１１６】
列についても言えることだが、行について、かかるパターンは、いくつかの方法で説明することが可能であることが図面において示されており、すなわち、行は、線１３８”と組み合わせた線１３８’（すなわち、２つの重なり合ったパターン）に沿って定義してもよく、それにより、線１３８”は、列距離１３３、または行線１３８’’’だけクロス方向にオフセットされている。図示のように、圧密領域１２０の軸は、マシン方向１０２ともパターン線１３２または１３８とも位置合わせされていない。
【０１１７】
図２において、圧密領域を形成するための装置についての好ましい実装が記載されている。図中、柔軟な伸長された、この特定の場合、円周方向リブを有する筒状アンビル要素は、螺旋ばねとして実装されている。図２Ａは、上面図を示し、図２Ｂおよび図２Ｃは、それぞれクロス方向（ＣＤ）およびマシン方向（ＭＤ）断面図を示す。図２Ｄは、柔軟な伸長された、この特定の場合、螺旋アンビル要素の断面図を示す。これらの図面において、ウェブ１０００は、ウェブおよびアンビル要素支持体１１００上でマシン（ｘ）方向１０２に沿って移動する。超音波動作ソノトロード２０００などの熱源は、外側螺旋径３０１０、ワイヤ径３０２０、ワイヤ距離３０３０、ならびに螺旋アンビル端点３２００および３３００を有しアンビル支持体１１００およびアンビル溝３６００に位置決めされた螺旋アンビル要素３０００とともに間隙５１００を形成するように位置決めされている。間隙幅は、ソノトロード２０００と、螺旋アンビル要素の最上（すなわち、ソノトロードに向かって配向された）端との間の最も小さい距離に対応する。また、ウェブの圧密領域または接着点４０００（すべては図示せず）も示されている。
【０１１８】
特定の実装において、、約８．９ｍｍの外／コイル径を有するとともに約１．８ｍｍの直径を有する円形ワイヤで作製された螺旋引っ張りばね（すなわち、隣接コイルワイヤが互いに接している）の形態の、柔軟な伸長された、この特定の場合、螺旋アンビルが用いられ、螺旋は、約５．５５スレッド／ｃｍのピッチを有し、柔軟性試験において１０ｍｍの偏向を示した。螺旋は、幅約９ｍｍおよび深さ約８ｍｍの溝に位置決めされていた。溝は、本アプリケーションについては十分に剛性で変形不能な合板から作製されていた。約２０ｋＨｚの周波数および６ｍｍの円形ソノトロードヘッドを有する、イタリア国ミラノ市ローのＳｏｎｉｃ  Ｉｔａｌｙから入手可能な手動操作超音波ソノトロードを手に持ち、螺旋ばねおよび２層の約２７ｇ／ｍ２の従来のスパンボンドされた不織ウェブに亘り案内することにより、長軸について約１ｍｍ、短軸について約０．６ｍｍの楕円形延長を有する圧密領域の接着パターンを生成した。圧密領域は、ワイヤ径に対応する約１．８ｍｍだけ離間されていた（中点〜中点）。視覚的検査を行ったところ、窪んだ表面と、圧密領域から近隣の非圧密化領域への滑らかな遷移が確認された。第１の実装において、螺旋は真直に位置決めされていた、すなわち、螺旋の軸は直線であった。圧密領域の長軸は、この軸に対して約１０°の角度を示した。第２の実装において、螺旋を収容する溝は、図２に示す実装と同様に、曲線的に屈曲していた。楕円状の圧密領域の長軸は、螺旋の軸への接線に対して上記と同様の角度を示した。
【０１１９】
さらなる実装において、同じ設定を用いて、不織ウェブの代わりに、処分可能な物品用の背面シート材料などとして用いられる、２層の１８ｇ／ｍ２の基本重量を示す従来のＰＥ膜を接着した。この実装においても、圧密化の結果、良好に定義された十分に強いシームが得られた。
【０１２０】
さらなる特定の実装において、６．５ｍｍのコイル外径を有し、約１．２ｍｍのワイヤ径および８．３スレッド／ｃｍの円形ワイヤを用い、柔軟性試験において５０ｍｍ超の偏向を示す螺旋を、それ以外は同じ条件下で用いると、圧密領域は、約０．７５ｍｍの長軸および約０．４ｍｍの短軸を有した。視覚的検査を行ったところ、窪んだ表面と、圧密領域から近隣の非圧密化領域への滑らかな遷移が確認された。
【０１２１】
さらなる特定の実装において、７．０ｍｍのコイル外径を有し、約０．６ｍｍのワイヤ径および１７スレッド／ｃｍの円形ワイヤを用い、柔軟性試験において５０ｍｍ超の偏向を示す螺旋を、それ以外は同じ条件下で用いると、圧密領域は、約１．０ｍｍの長軸および約０．３ｍｍの短軸を有した。視覚的検査を行ったところ、窪んだ表面と、圧密領域から近隣の非圧密化領域への滑らかな遷移が確認された。
【０１２２】
約１．２ｍｍの外径を有し、約０．１ｍｍの直径を各々有し約１３ワイヤ／ｃｍだけ撚られたリッツ線で作製され、柔軟性試験において約４９ｍｍの偏向を示した鉄リッツ線を用いてさらなる試験を行った。直径３．５ｍｍの屈曲可能で柔軟な鉄ワイヤは、柔軟性試験において０．３ｍｍの偏向を示し、約３ｍｍの直径を有する中実ＰＶＣプラスチックワイヤは、柔軟性試験において３９ｍｍの偏向を示した。すべての実装が良好なシーム強度を示した。
【０１２３】
比較例において、約３ｍｍの直径を各々有する磁気的に接続された金属球のチェーンを上記のように溝に配置し、２つのウェブを同様に処理した。接着の結果、約０．３ｍｍの直径を有するとともに球体の直径に対応する３ｍｍだけ離間された本質的に円形の圧密領域が得られた。従って、この実施形態の接着は、いずれの方向性も示さない。さらに、この実装において、最大の圧密化の百分率は、螺旋ばねを用いる実装よりも低く、シーム強度は、あるアプリケーションについては十分であり得るが、コイルで達成されるシーム強度の約３０％、すなわち、著しく低かった。
【０１２４】
図７は、本明細書中上記の図２の文脈において記載されたようなセットアップの特定の実装を示す。この実装において、エネルギー源は、超音波ホーンまたはソノトロードであり、ダンパ要素３７００は、柔軟な伸長された、この特定の場合、筒状アンビル要素と支持構造との間に位置決めされている。例示的な実装において、ダンパ要素は、約４ｍｍの厚さを有する従来の硬質ゴムストリップである。さらなる例示的な実装において、ダンパ要素は、例えば「３Ｍ  ０３８０９研磨スポンジファイン」として入手可能な、約５ｍｍの厚さを有する市販の発泡材料である。両方の例について、接着は、より剛性が高いまたはより弾性が低い支持構造により支持された筒状アンビルを用いて作製された他の例と少なくとも同程度に良好であった。
【０１２５】
図３において、円周方向リブを有する筒状アンビルについてのさらなる例示的な任意の選択肢が示されている。図３Ａは、螺旋軸３０１５および螺旋／スレッド角度３０１８を有する、図２の文脈において検討したような螺旋ばね３０００の形態の柔軟な伸長された、この特定の場合、螺旋アンビル要素の上面図を示す。また、楕円３１００も示し、かかる楕円は、ワイヤの一部分を示し、ウェブ内に貫通するとともに、図１の文脈において検討したような、図１に示すような長軸および短軸ならびに角度を有する圧密領域１００を形成してもよい。２つの近隣のワイヤの間のワイヤ距離は、本質的にゼロであるため、２つの近隣の楕円の中心点の距離は、ワイヤ径３０２０に対応する。
【０１２６】
但し、螺旋アンビル要素を屈曲させると、螺旋軸も屈曲することに留意すべきである。よって、本明細書中に記載の角度は、局所的な角度である。また、ワイヤ距離は、左側から右側に変化してもよい（図３Ａにおける配向を考慮したとき）。
【０１２７】
図３Ｂは、ワイヤ径３０２０を有するワイヤからコードに沿った２つの対称的なセグメントが切り落とされたときなど、ワイヤの断面が円形でなくワイヤ形状が平坦化された円を有する点を除き、図３Ａと同様の実施形態を示す。ワイヤ距離は、ワイヤ径よりも小さく、ウェブにおける圧密領域は、依然として同じサイズを有し得るが、２つの近隣の圧密領域は、ともにより近くなっている。
【０１２８】
螺旋アンビル要素についてのさらなる任意の選択肢が、六角形に成形されたワイヤの断面図を有する図３Ｃと、六角形のコアの周りに巻かれた二次ワイヤ３０５０を示す図３Ｄに示されている。図３Ｄの実装の結果、図３Ｅに示すような特定の圧密領域が得られてもよく、図３Ｅにおいて、拡大して示す筒状アンビル３１００の接触楕円に対応する一次圧密領域１１０は、二次またはサブ領域１１１で構成されている。
【０１２９】
図３Ｆは、コア３０６５上に装着されたシムリングから形成され得る、柔軟な伸長された、この特定の場合、円周方向リブを有する筒状アンビル要素についてのさらなる実装を示す。このため、より大きいシムリング３０６０がより小さいシムリング３０６２と交互になっていてもよい。コアは、柔軟な材料で作製されてもよく、シムの装着後にかかる材料が収縮してシムをさらに安定化させ得るように、伸長された状態のかかる材料上にシムリングが装着される。
【０１３０】
また、図３Ｇに示すような円周方向リブを有する筒状アンビルについての実装も、本発明の範囲に該当するものと考えられ、かかる実装において、例えば図３Ｈに示すような円形断面または図３Ｉに示すような丸みを帯びた角を有する矩形断面を有する、従来の波形または回旋状のチューブまたはパイプが用いられている。
【０１３１】
図４Ａは、接着曲線、例えば、筒状アンビルの真直な構成からのｙ方向の位置変更が、横方向に移動可能な固定手段５０００による螺旋アンビルの変形により決定される、好ましい実施形態を示す。
【０１３２】
図示のように、螺旋アンビルの曲線の長さ３５００は、円筒状のロールであってもよいアンビル支持体上の螺旋アンビルの端点３２００および３３００の間の最短距離３４００よりも長い。
【０１３３】
図４Ｂに示すように、固定手段５０００は、異なる横方向位置にあることにより、異なった形状の接着曲線を形成する。螺旋アンビルは、異なる曲線形状が設定されたとき、端点３２００および３３００がｘ方向においてわずかに移動することが可能であるため、変化する曲線の長さを吸収することが可能である。代替として、端点を固定してもよく、螺旋アンビルは、直線とは異なる曲線が形成されるため、ワイヤ距離３０３０を増加させることによりわずかに延長される。
【０１３４】
また、図４Ｂには、空隙領域において固定フレームに接続された線形駆動装置５０３０などにより並進移動可能な、個々では２つの案内ホイール５０２０として示された、例示的な湾曲成形手段５０１０も示されている。ホイール５０２０は、移動可能な固定手段５０００に接続された案内ピン５０４０と相互作用する。ピン５０４０をマシン方向１０２に沿って移動させ、案内ホイール５０２０をクロス方向（１０４）に移動させると、接着曲線の形状を連続的に調節することが可能である。
【０１３５】
図５Ａは、柔軟な伸長された、この特定の場合、筒状アンビル要素を、アンビルロール５３００などのアンビル支持体の表面上で位置決めし得るかを概略的に示す。筒状アンビル要素３０００は、ソノトロード２０００などのエネルギー源と反作用し、ウェブ（不図示）は、間隙５１００において圧密化される。さらなる設計を図５Ｂに示す。図中、エネルギー源に対して固定的に取り付けられた追加のアンビル要素案内手段５２００が示されている。螺旋ばねなどの柔軟なアンビル要素は、アンビル支持体の表面から持ち上げられるように、案内手段に亘り案内される。その結果、柔軟なアンビル要素は、例えば、図５Ａに示す実施形態についての円形の線ではなく直線に沿って、エネルギー源の下方を通過する。よって、エネルギー源と相互作用するためのプロセス時間が長くなり、相互作用は、接触線に沿ってのみでなくエネルギー源の表面全体に亘り行われ得る。このセットアップにおいて、材料も、材料の投入時におけるアンビルロールの形状とは別の形状にされる。
【０１３６】
図６Ａは、一列だけの圧密点でなくフルアレイの圧密点が所望される場合に特に有益であり得るさらなる実装を示す。このため、いくつかの柔軟な伸長された、この特定の場合、筒状アンビル要素３０００が、アンビル支持体５３００の表面上で互いに隣り合って位置決めされていてもよい。各要素が閉じた螺旋であってもよく、または単一の螺旋が支持体の周りに巻かれていてもよい。
【０１３７】
さらなる変形を図６Ｂに示す。図６Ａに示す実装と同様に、ここでは螺旋ばねの形態のいくつかのアンビル要素が、隣接して位置決めされている。しかし、ワイヤ距離は、螺旋ばねを伸張させることなどにより延長されており、近隣の螺旋または螺旋の一部分のワイヤが、矢印６０００により示すように、かかるワイヤの間隙に組み合わされるように位置決めされてもよい。これにより、単位面積当たりの圧密領域の数および圧密領域面積の百分率が変化する様々な圧密領域パターンを設計するための幅広い柔軟性が可能になる。
【０１３８】
柔軟伸長要素についてのさらなる実装が図８Ａに示され、かかる図は、それら自体比較的低い弾性を示す中空の円筒状に成形された要素７０１０のチェーン７０００を示し、かかる要素７０１０は、ここでは円筒の中空の中心を通る連続的なチェーンコア要素７０３０により示す枢動継手７０４０において互いに接続されている。チェーンコア要素は、柔軟な帯または紐であってもよく、また、弾性であってもよい。チェーンの全体的な柔軟性は、紐上に装着された円筒の緊密さ、弾性である場合は紐の延長により、および隣接する円筒状要素の間の距離により調節することが可能である。図８Ｂは、圧密点を形成する対応する円筒状の窪みを概略的に示す。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ−３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図３Ｉ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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