(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面及び底面を有する張力がかかったウェブに孔を開けるための超音波装置であって、
複数の穿孔機を表面に有し、かつ前記張力がかかったウェブを受けるピンロールと、
前記張力がかかったウェブに接し、かつ前記張力がかかったウェブに圧力を及ぼす出力口を持つ少なくとも１つの超音波エミッタと、
前記張力がかかったウェブに向けて前記超音波エミッタを押圧し、かつ前記出力口と前記張力がかかったウェブとの間の接触を保つ少なくとも１つの超音波エミッタであって、前記出力口は前記張力がかかったウェブのみを圧して前記張力がかかったウェブを前記穿孔機に対して押圧する少なくとも１つのアクチュエータと、
前記ピンロールと一点で接し、かつ前記少なくとも１つの超音波エミッタよりも前で前記張力がかかったウェブを受けるニップロールと
を備えることを特徴とする超音波装置。
【請求項２】
張力がかかったウェブに孔を開けるための超音波装置であって、
複数の穿孔機を表面に有し、かつ前記張力がかかったウェブを受けるピンロールと、
前記張力がかかったウェブに接し、かつ前記張力がかかったウェブに圧力を及ぼす出力口を持つ少なくとも１つの超音波エミッタと、
前記出力口上に強制空気を向ける強制空気源と、
出力口が所定の温度に達するのを可能とし、かつ前記強制空気源の作動及び停止を交互に行うことで前記温度を保つフィードバック制御装置と、
前記ピンロールと一点で接し、かつ前記少なくとも１つの超音波エミッタよりも前で前記張力がかかったウェブを受けるニップロールと
を備えることを特徴とする超音波装置。
【請求項３】
張力がかかったウェブに孔を開けるための超音波装置であって、
複数の穿孔機を表面に有し、かつ前記張力がかかったウェブを受けるピンロールと、
前記張力がかかったウェブに接し、かつ前記張力がかかったウェブに圧力を及ぼす、少なくとも１つの超音波エネルギー供給手段と、
前記超音波エネルギー供給手段の上に強制空気を発射する手段と、
前記超音波エネルギー供給手段が所定の温度に達するのを可能とし、かつ前記強制空気手段の作動及び停止を交互に行うことで前記温度を保つ、前記強制空気発射手段を制御するための手段と、
前記ピンロールと一点で接し、かつ前記少なくとも１つの超音波エネルギー供給手段よりも前で前記張力がかかったウェブを受けるニップロールと
を備えることを特徴とする超音波装置。
【請求項４】
少なくとも１つの空気シリンダがさらに設けられ、該空気シリンダは前記ニップロールを前記ピンロールに押圧するニップ力が働くように配置される請求項１から３のいずれか１つに記載の超音波穿孔装置。
【請求項５】
さらに、送出ニップ機構を有する請求項１から３のいずれか１つに記載の超音波穿孔装置。
【請求項６】
前記送出ニップ機構は、
駆動送出ニップと、
前記駆動送出ニップに接続した可変速度送出ニップ駆動変速装置と、
前駆駆動送出ニップと一点で接する非駆動送出ニップと、
前記非駆動送出ニップに近接し、かつ前記非駆動送出ニップに空気圧を及ぼすことで、前記非駆動送出ニップを前記駆動送出ニップへ付勢する少なくとも１つの空気シリンダと
を有している、請求項５に記載の超音波穿孔装置。
【請求項７】
前記張力のかかったウェブを前記送出ニップ機構から受け取る巻き戻し機構をさらに有する請求項６に記載の超音波穿孔装置。
【請求項８】
前記送出ニップ機構で前記張力のかかったウェブの張力を感知し、かつ制御する張力感知ローラをさらに有する請求項６の超音波穿孔装置。
【請求項９】
超音波穿孔実施方法であって、
材料ウェブを提供する工程と、
前記ウェブに張力をかける工程と、
ピンロールと一点で接する入口ニップロール上に前記ウェブを巻き出す工程と、
前記ウェブを前記ニップロールとピンロールの間に挟み込む工程と、
前記ピンロールへ前記ニップロールから前記ウェブを巻き取る工程と、
前記ピンロール上の前記ウェブを超音波エミッタの下に通す工程と、
アクチュエータを用いて前記超音波エミッタを押圧して前記ウェブと接触させる工程において、押圧力を超音波エミッタに対して与え、ウェブに対してのみ押圧力を移すことにより、ウェブを前記ピンロールに対して押圧する工程と、
前記超音波エミッタから前記ウェブに超音波エネルギーを供給する工程と、
前記ウェブをスプールする工程と
を有することを特徴とする超音波穿孔実施方法。
【請求項１０】
前記超音波エネルギー供給の後で、かつ前記ウェブをスプールする工程の前に前記ウェブをニッピングする工程をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
張力感知ローラを用いて前記ウェブの張力を感知する工程と、前記張力の感知にもとづいて前記ニッピング工程で前記ウェブの張力を制御する工程とをさらに有する請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、連続細片からなる材料に連続的に孔開けする超音波方法及び装置、特に超音波穿孔装置及び超音波穿孔実施方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
連続した材料の穿孔は、様々な生産プロセスで必要とされる。特に、大気にいくらか接すること（通気と呼ぶ）が可能となるように粘着包帯に穿孔が施されていなければ、粘着包帯の使用者にとって粘着包帯が心地よく感じられない。材料に開けられた孔の数は、該材料に開けられた孔の直径と同様に、立方フィート／分／平方フィートで材料を通る空気流量に影響する。この空気流量は多孔度と呼ばれる。最初に、穿孔機を用いて粘着包帯材料のウェブに穴を開ける。穿孔機は、より遅いウェブ速度に制限される。さらに、このような穿孔機を操作するためには多くの整備を必要とする。最も決定的な穿孔機による問題は、該穿孔機のピンが壊れてウェブに突き刺さることであり、包帯の使用者を傷つける可能性があるという危険性である。
【０００３】
ホットピン穿孔も先行技術として知られている。ホットピン穿孔の限界は多数あり、例えばウェブ速度が低いこと、各々の孔の周りに溶けた材料からなる隆起した環を伴う粗末な孔（非円形）が形成されること、そのような隆起した環のためにウェブの手触りが粗くなること、さらに材料の表面全体に対する加熱が不十分であることが挙げられる。発泡体がウェブで用いられる場合、ホットピン穿孔の結果は芳しくない。
【０００４】
先行技術では超音波穿孔も用いられている。従来の超音波装置は、ピンロールに隣接した超音波器を用いるもので、該超音波器とピンロールとの間のウェブの経路に一定の隙間からなる空間を有する。超音波器を使用の際に加熱することで隙間に変化が生じ、超音波ホーンの温度が高まるにつれて多孔度が高くなるので、時間が経つとこの一定の隙間によって穿孔に変化が生ずる。先行技術では、ピンロールが一様ではないことから隙間が変化したり、それによって穿孔にも変化が生ずるのを避けるために、ピンロールを精密機械加工して正確な同心度にすることも要求され、さらに一定の隙間を保ち、かつそれによって穿孔に変化が生ずるのを避けるために、ピンロールに対する超音波器の位置の修正を繰り返して行うことも要求される。
【０００５】
したがって、高速、穿孔品質管理の改善、及び最終的なユーザが怪我する危険性の低下が達成されるウェブ穿孔装置が求められている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高速操作、満足できるほどに輪郭が明瞭に示された孔、穿孔が施された材料の滑らかな手触り、加熱装置によって生ずる問題の排除、さらに操作上の経費の削減という利点とともに、複数の材料からなる連続ウェブを特注のパターンを含む様々なパターンで穿孔するために開発された。
【０００７】
装置は、ウェブに対して張力を与えるためのニップロールと、軟鋼と耐摩耗性被覆物とから構成されるピンロールと、超音波ホーンとを有し、強制空気の流れによって冷却される。超音波ホーン及びピンロールは、それら２つの間に隙間が生じないように、またキャリブレーションやかなり精密にピンロールを機械加工を必要としないようにして好ましくは配置されている。本発明の方法は、張力をかけた状態でウェブを保持する工程と、ピンロールのすぐ隣に設けられた超音波装置によってウェブを穿孔する工程と、空気を強制的に流すことで超音波装置を冷却する工程とを有する。得られる材料は、異常な引き裂きがなく満足できるほどに輪郭が明瞭に示された孔を有し、また孔の周囲に隆起した環状の縁がない滑らかな面を有する。
【０００８】
穿孔が施される材料は、１種類又はいくつかの組成を有するもの、例えば織布、不織布、又は紙であってもよい。担体構造ウェブは、フィルム又は発泡体からなる層が積層され、さらにその上に最終的に担体紙が積層された粘着層によって構成される。新構造ウェブは、粘着層が積層され、さらにその上に最終的に剥離ライナー紙が積層されたフィルム又は発泡体からなる層によって構成される。材料は、非接着剤被覆、非積層フィルム又は発泡体材料からなるものであってもよい。これらのフィルム、またそれから構成される材料は、当業者によく知られているものである。最も好ましくは、表面及び底面を有する張力がかかったウェブに孔を開けるための超音波装置であって、複数の穿孔機を表面に有し、かつ張力がかかったウェブを受けるピンロールと、張力がかかったウェブに接し、かつ張力がかかったウェブを圧する出力口を持つ少なくとも１つの超音波エミッタと、張力がかかったウェブに向けて超音波エミッタを押圧し、かつ出力口と張力がかかったウェブとの間の接触を保つことで、出力口が張力がかかったウェブのみを圧して張力がかかったウェブを穿孔機に対して押圧する少なくとも１つのアクチュエータと、ピンロールと一点で接し、かつ張力がかかったウェブを受けるニップロールとを備える超音波装置である。張力がかかったウェブを穿孔するための超音波装置は出力口上に強制空気を向ける強制空気源と、出力口が所定の温度に達するのを可能とし、かつ強制空気源の作動及び停止を交互に行うことで温度を保つフィードバック制御装置とをさらに有するものであってもよい。
【０００９】
本発明を明確に理解し、かつ容易に実施するために、図面を参照しながら本発明を説明する。
【００１０】
【発明の実施形態】
本発明の図面及び説明は、本発明を明確に理解する上で関連する構成要素を例証するために簡略化されており、一方で明確に説明することを目的とすることから典型的な穿孔装置で見出される多くの他の構成要素が取り除かれていることが理解されよう。当業者は、本発明を実施する上で必要な他の構成要素及び／又は要求される構成要素を認識することができよう。しかし、そのような構成要素は先行技術でよく知られているものであり、また本発明をより深く理解することを容易にすることから、そのような構成要素の説明はここでは行われない。
【００１１】
本発明は、担体構造、剥離ライナー構造、粘着被覆、非粘着被覆、非積層フィルム材料、又は非粘着被覆、非積層発泡体材料から構成されるウェブ材料の超音波穿孔を改善するものである。好ましい実施形態では、ウェブ材料は粘着包帯裏地に使用される。
【００１２】
図３に示す担体構造は、接着剤からなる層２１、フィルム又は発泡体からなる層２２、及び担体紙からなる層２３を有する。好ましい実施形態では、フィルム又は発泡体からなる層は、ウェブを包帯として使用する場合に肌に付着する裏地として使用され、また該ウェブを包帯として使用する前に担体紙からなる層が取り除かれる。裏地フィルムは好ましくはビニル樹脂、プラスチック、ポリエチレン、又は類似の材料から構成され、担体紙は好ましくはシリコーン処理された１＃坪量乃至７５＃坪量の紙である。
【００１３】
図４に示す剥離ライナー構造は、フィルム又は発泡体からなる層３１と、接着剤からなる層３２と、剥離ライナー紙からなる層３３とを有する。好ましい実施形態では、フィルム又は発泡体からなる層はウェブが包帯として使用される場合に裏地として使用され、また該ウェブを包帯として使用する前に剥離ライナー紙からなる層が取り除かれる。裏地フィルムは好ましくはビニル樹脂、プラスチック、ポリエチレン、又は類似の材料から構成され、剥離ライナー紙は好ましくはシリコーン処理された１＃坪量乃至７５＃坪量の紙である。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態を図１に示す。後ニップ経路をたどるウェブ２と前ニップ経路をたどるウェブ３によって２つの異なるウェブ経路が図示されている。後ニップ経路は、ウェブ２が超音波装置１に接触した後にニップロール５に接触することを意味している。また、前ニップ経路はウェブ３が超音波装置１に接触する前にニップロール５に接触することを意味している。いずれの構造（剥離ライナー又は担体）もいずれかの経路（前ニップ又は後ニップ）で走らせることができる。一般に、剥離ライナー構造及び担体構造の両方とも後ニップ経路が好ましい。
【００１５】
後ニップ経路内の担体構造ウェブ
ここで図１を参照すると、好ましい実施形態においてウェブは経路２を用いる。後ニップ経路で使用されるウェブは、好ましくは担体構造ウェブである（図３参照）。ウェブ２は、制御された張力がかかっている状態で従来の巻出装置から供給され、１つ以上のアイドルローラ８ａ，８ｂによって穿孔機構１８に向けられる。穿孔機構１８は、駆動ピンロール６、ピンロール駆動モータ７、ニップロール５、空気シリンダ４，１２、超音波装置１，１３，１４，１５、駆動ニップロール１０、及び非駆動ニップロール１６を有する。
【００１６】
ピンロール６は、切頭円錐形突起物又はピン４１，５１，６１，７１，８１，９１のパターンで刻み又は彫り込まれている。ピンの高さ及び直径はフィルムの厚さに依存して変わるであろう。薄膜に対して、ピンは一般に高さが約０．０２５インチであり、ピンの先端の直径は好ましくは０．００５インチ乃至約０．０２５インチの範囲である。図５，６，７，８，９及び１０はピンロール６上のピンの配列の好ましいパターンを示すもので、ウェブ２に作られる穿孔パターンと鏡像の関係にある。ピンロール６の表面積の平方インチあたりのピンの数は、使用した材料に依存し、また薄膜については、平方インチあたりのピンの数は、好ましくは約５乃至約５００、より好ましくは７０乃至３００、さらに好ましくは１１０と２３０との間である。ピンロール上のピンは、好ましい実施形態では、ホーン１に向けてピンロール６から測定されたウェブの高さよりも高い。ピンロール６は好ましくは未固化材料、例えば鋼材であり、剥離特性を有する耐摩耗被覆物による被覆が可能である。担体構造ウェブ２（図３参照）は、粘着層がピンロールがピンロール６と接し、担体紙が超音波器１と接するように配向する。ピンロール上の被覆物の剥離特性によってピンロール６に対して粘着層が固着するのを防ぐ。被覆物は、好ましい実施形態では、高速酸素燃料プロセスによってクロム−カーバイドセラミック金属（サーメット）をピンロール６に塗布し、続いてシリコーン後処理及び硬化を行ったものである。
【００１７】
ピンロール６は、駆動モータ７によって駆動される。好ましい実施形態では、駆動モータ７は電子式可変速度駆動装置（図示せず）によって駆動される。駆動モータ７はピンロール６の回転速度を一定に保つように前もって設定されている。
【００１８】
好ましい実施形態では、ウェブ２は１本以上のアイドルローラ８ａ，８ｂを経てピンロール６に巻かれることで、超音波ホーン１の下を通過する。超音波ホーン１は、該超音波ホーン１がピンロール６と直に隣接するように位置している。超音波ホーン１とピンロール６との間には一定の隙間が存在せず、またホーン１がピンロール６と接触するのを防ぐ機械的止め具は存在しない。ホーン１は材料上のいかなる接着剤とも直接接触することはない。超音波ホーン１は先端にカーバイドが付いているチタン製のホーンであってもよい。ブースタ１３及びコンバータ１４を超音波ホーン１と共に使用することで、超音波スタックを形成する。気圧式アクチュエータ１５が超音波スタックに取り付けられている。空気アクチェータ１５は、超音波ホーン１をウェブ２の一方の面に完全に接触させ、またピンロール６をウェブ２の他方の面に完全に接触させる。また、気圧式アクチュエータ１５は、ウェブ２がない場合に超音波ホーン１とピンロール６とを完全に接触させる。
【００１９】
空気負荷アクチュエータ１５の空気圧と超音波発生器の振幅は、担体構造の粘着層２１とフィルム又は発泡体層２２に複数の孔を形成するために、５０％乃至１００％、２．５ポンド／インチ幅乃至１５０ポンド／インチ幅で変動させることができる。これらの孔は、担体紙２３を完全に貫通せずに形成されてもよい。好ましい実施形態では、気圧式アクチュエータ１５によってウェブに与えられるホーン負荷は、好ましくは２０ポンド／インチ幅乃至６０ポンド／インチ幅である。
【００２０】
超音波スタックは、従来の超音波発生器によって駆動される。好ましい実施形態では、超音波発生器は、調節可能な振幅と２０００ワット乃至２５００ワットの最大電力入力とを有し、２０ｋＨｚ又はその近傍の周波数で作動する。他の商業的に入手可能なユニットを１５ｋＨｚ（可聴周波数）乃至４０ｋＨｚの作動範囲で本願で使用することができるが、他の用途では４００ｋＨｚまでの作動範囲でユニットを使用することができる。他の最大電力及び周波数は、使用する器具に依存してそれらの制限を超えて任意に増加させてもよい。超音波ホーンは、好ましくはピンロール上のピンの先端で材料を軟化させ、かつ溶融させるために局所的な加熱を与えることで、ピンロール上のピンパターンに一致する複数の孔からなるパターンを作り出す。
【００２１】
ホーン１とピンロール６との正確な一定の隙間に対する必要性は、ホーンの配置を制御する気圧式アクチュエータ１５を提供することによって取り除かれる。ピンロール６に向けて、又はピンロール６から遠ざかる方向へのホーン１の動きは、ホーン１が地上に対して垂直である実施形態における重力と気圧式アクチュエータ１５とによってのみ制御され、先行技術にあるような止め具によって制限されるものではない。ホーン１は、ピンロール６に向けて押圧されており、材料がピンロール６に巻かれていない場合にピンロール６に接触する。材料がピンロール６の周りに巻かれる場合、気圧式アクチュエータ１５及び重力の両方によって、ホーン１が材料と接触するように押圧される。ホーン１が材料に押圧される力は、材料の種類や望まれる穿孔に依存している。表１は、本発明で使用される材料の種類のいくつかの例と、ホーン１にそれらが押圧されて接する力とを示す。また、ホーン１は、材料に向けられた力と同様に、振幅及び振動に関して制御される。過剰なホーンの力、振幅、又は振動は、装置構成要素に対して望ましくないストレスを与える。したがって、ホーン１は、所望のウェブ多孔度を与えるために、十分な力、振幅、及び振動が与えられるように保守される。
【００２２】
ここで議論した気圧式アクチュエータ１５はただ単に代表的な例にすぎない。当業者に周知の任意のタイプのアクチュエータ１５、例えば油圧式又はスプリング式のアクチュエータを、材料に向けてホーンを促すために本発明において使用してもよい。また、材料に向けられた力によってホーンが材料と接触を保つので、本発明は隙間の能動的変動を一切必要とせず、むしろ受動的変動を介した接触を保つ。
【００２３】
止め具の必要性を除去することに加えて、先行技術における一定の隙間を取り除くことには、いくつかの利益がある。第１に、そのような隙間の設定及び保守に必要とされるキャリブレーション及び精度メカニズムが除去される。適切な穿孔を保持するために、先行技術はピンロールからの材料の高さよりも僅かに小さい距離に隙間を保つ必要があった。本発明によって保たれる接触は、そのような保守に対する必要性を克服する。第２に、先行技術では、一定の隙間がピンロールの「ランアウト」によって大きく影響されるもので、ここで「ランアウト」とは製造過程で与えられたピンロールの同心度の任意の変化である。ピンロール本体、ジャーナル、軸受、軸受座が正確に機械加工されているにかかわらず、隙間の高さがピンロールの各回転において変化するので、従来のランアウトではウェブに穿孔された孔の大きさの周期的変化が現れる。第３に、従来の多孔度は、強制空気冷却が従来技術では提供されないため、ホーンの熱膨張によって起こる隙間の減少によって連続的生産の間に増加する可能性がある。
【００２４】
ホーン１は、ウェブの穿孔が作られている間に加熱される傾向を有する。一実施態様では、気流発生器１７によってホーン１の先端に気流を強制的に与えることでホーンを冷却する。好ましい実施形態では、気流発生器１７は、ファン又は圧縮空気装置である。この冷却によって、ホーンの亀裂によって誘導される加熱による尚早のホーンの破損を妨げる。また、冷却は、穿孔装置の起動から穿孔装置の停止に至るまでの時間で空気多孔度が増加することを制限、好ましくは防ぐ。
【００２５】
ウェブ２は、超音波ホーン１とピンロール６との間を通り、その一方でピンロール６の外周に依然として密着し、さらにピンロール６の外周に依然として密着している間にピンロール６とニップロール５との間を通過する。ニップロール５は、ショアＡ硬度の尺度で好ましくは７０デュロメータ乃至１００デュロメータのプラスチック又は硬質ゴムで覆われたスチールコアであってもよい。１つ以上の空気シリンダ４を用いてピンロール６に対してニップロール５を押圧する。ニップロール５は、ホーン１からピンロールの外周の周りに１５度乃至３４５度の範囲でピンロール６と一点で接している。ニップロール５は、ウェブ２をピンロール６に対して挟むことで、ピンロール６上をウェブ２が滑るのを防ぐ。先行技術で見られる滑りによって穿孔によって形成された孔が円形となる代わりに細長くなる。また、ニップロール５は担体構造型のウェブに対して非常に滑らかな手触りを与える。フィルム又は発泡体層２２が最終的に包帯使用者の皮膚の上に置かれ、担体紙２３が取り除かれると、ウェブ２の滑らかな手触りの感触が際だつ。
【００２６】
一実施形態では、ニップロール５がもはやウェブ２と接触しなくなった後に、ウェブ２が送出ニップ機構を通過する。送出ニップ機構は、駆動ニップロール１０と非駆動ニップロール１６とを有する。両方のロール１０，１６はゴム、又は鋼材から作られたものであってもよい。駆動ニップロール１０が鋼材から作られた実施形態では、鋼材は剥離被覆されていなければならない。剥離被覆物は当業者によく知られている。駆動ニップロール１０は、可変速度又は駆動トランスミッション装置１１とともに速度可変ピンロール駆動モータ７によって駆動される。可変速度又は駆動トランスミッション装置１１は手回し車を介して調整されるものであってもよく、それによってウェブ２をわずかに延ばしたり、或いは引き寄せることができ、それによってピンロール６と駆動ニップロール１０との間のウェブ２のたるみが一切取り除かれる。好ましい可変速度又は駆動トランスミッション比は約１．０１：１乃至２：１であり、穿孔されているウェブ２の材料、ピンパターンの形状大きさ、さらに所望の穿孔数等の因子に依存する。
【００２７】
１つ以上の空気シリンダ１２が非駆動ニップロール１６を駆動ニップロール１０に対して空気圧により押圧し、駆動ニップロール１０の周囲をウェブ２が滑るのを防ぐため、ウェブ内において一定の速度及び均一な張力が得られる。ウェブ２内の張力をピンロール６と巻き戻しロール（図示せず）との間で切り離す。ウェブ２は駆動ニップロール１０と非駆動ニップロール１６との間を通過した後に巻き戻しロールに入る。好ましくは、巻き戻し張力は、巻き戻しロール上のウェブ２の直径の増加にともなって減少する。
【００２８】
前ニップ経路内の剥離ライナー構造ウェブ
図１を再び参照する。ウェブ３は経路３を通る。ウェブ３は、制御された張力のもとで従来の巻出装置から繰り出され、アイドルロール８ａによって穿孔機構１８に向かう。穿孔機構は、駆動ピンロール６、ピンロール駆動モータ７、ニップロール５、空気シリンダ４及び１２、超音波装置１，１３，１４，１５、駆動／ニップロール１０、及び非駆動ニップロール１６を有する。
【００２９】
好ましい実施形態では、ウェブは１つ以上のアイドルローラ８ａを出て、ニップロール５の周りに巻かれる。ウェブ３は、ニップロール５とピンロール６との間を通過することで、ウェブ３にピンパターンを刻印するが、孔が形成されないようにすることが好ましい。フィルム又は発泡体層３１が各ピンの先端で、圧縮、変位、又はその両方が生じ、各ピンの先端に接触するフィルム又は発泡体層の厚さが減少し、それによって上記したようなウェブ２よりも少ない超音波エネルギーによってウェブ３が穿孔される。
【００３０】
フィルム又は発泡体層３１の厚さがニップロール５の押圧作用によって減少することから、後ニップ経路でウェブ２と同レベルの多孔度までウェブ３のフィルム又は発泡体層３１を穿孔するのに必要な超音波エネルギーはより少ない。もし後ニップ経路のウェブ２の場合と同一振幅及び同一超音波アクチュエータ圧力に、前ニップ経路内のウェブ３に設定される場合、前ニップ経路での穿孔速度は、後ニップ経路でウェブ２に対して設定された速度よりも約２０％増加する。あるいは、もし前ニップ経路でウェブ３の速度が後ニップ経路のウェブ２に関する値と同一に設定されるならば、多孔度は後ニップ経路のウェブ２で得られるものよりも約１０％乃至２０％大きくなるだろう。この増加は、発泡体層を有するウェブに関して図１１で見ることができる。
【００３１】
ウェブ３がニップロール５の周りに巻かれた後に、ウェブ３はピンロール６の外周の輪郭に沿ってピンロール６と超音波ホーン１との間を通過する。超音波ホーン１はフィルム又は発泡体層３１を穿孔する。
【００３２】
ウェブ３はピンロール６から出て、また張力はピンロール６からウェブ３を離すように設定される。ウェブ３では、３ｐｌｉ乃至５ｐｌｉのような高い引張り強さ及び低伸張である。張力は相対的に高く設定され、それによってピンロール６と超音波ホーン１との間の接触点のすぐ後でピンロール６上のウェブ２の巻着きが僅かであるか又は全くない。引張強さが低く、かつ高伸張であるウェブ３については、張力は相対的に低く、例えば０．５ｐｌｉ乃至２．５ｐｌｉに設定され、それによって超音波ホーン１のすぐ後でピンロール６上のウェブ３の巻着き量は少なくなる。
【００３３】
好ましい実施形態では、ピンロール６がもはやウェブ３に接触しなくなった後に、ウェブ３は上記した張力を設定するために送出ニップ機構を通過する。
【００３４】
より高い生産要件
穿孔装置は、好ましくは最大で６インチまでの幅のウェブ２，３による使用が好ましい。この寸法のウェブが穿孔装置を出ると直ちに単一高速粘着包帯製造装置に送られる。この実施形態では、穿孔装置は資本コストが低く、据え付けが速く、さらに起動時間が速いという利点を有する。
【００３５】
別の実施形態では、穿孔が施されたウェブ２，３の生産は、幅がよりいっそう広いウェブ、例えば幅が３０インチ乃至６０インチのウェブを横切るように１つ以上の超音波装置を用いることによって高めることができる。他のプロセス、例えばスリッティングを超音波穿孔と組み合わせることで、投資コスト及び生産コストを節約することができる。
【００３６】
図２をここで参照する。ウェブ（２）は図１に示すものと同様の経路をたどる。ウェブ２はアイドルローラ８ａによって穿孔機構１８に向けて誘導される。ここでは、ウェブ２が１つ以上の超音波ホーン１とピンロール６との間を通過し、ウェブ２がピンロール６の外周に沿って進み、ピンロール６とニップロール５との間を通過して、さらに１つ以上のパスローラ８ｃ，８ｄによって張力感知ローラ９に誘導される。複数の超音波ホーン１は、各々が別々の異なった幅のウェブ２を穿孔するように配向されている。張力感知ローラ９はピンローラ６と駆動送出ニップローラ１０との間のウェブ２にかかる張力を測定し、かつ制御する。送出ニップ駆動モータ１１は好ましくは電子制御される。送出ニップ駆動モータ１１は、好ましくはピンロール駆動モータ７の速度に従う。送出ニップ駆動モータの速度は、ウェブ２の張力を保つために、張力感知ローラ９に応答する。駆動送出ニップロール１０を出ると直ちに、ウェブ２は、従来設計の巻き戻し器によって、コア、好ましくはボール紙に巻き戻される。
【００３７】
図２にも示すように、ウェブ３は図１に示すものと同様の経路をたどる。ウェブ３は１つ以上のアイドルローラ８ｂ，８ｃによって穿孔機構１８に誘導される。ここで、ウェブ３はニップロール５とピンロール６との間を通過し、該ウェブ３にピンパターンが刻印される。ウェブ３はピンロール６の外周に巻かれ、続いて超音波ホーン１とピンロール６との間を通過する。ここでウェブ３は１つ以上の超音波ホーン１によって穿孔される。複数の超音波ホーン１は、各々が別々に異なった幅のウェブ３を穿孔するように配向されている。続いて、ウェブ３がピンロール６から分離され、パスローラ８ｄを通過し、さらに張力感知ローラ９に巻かれる。張力感知ローラ９はピンローラ６と駆動送出ニップローラ１０との間のウェブ３にかかる張力を測定し、かつ制御する。送出ニップ駆動モータ１１は好ましくは電子的に制御される。
【００３８】
図２は、２つ以上の超音波ホーン１が直列に配置された本発明の実施形態を示す図である。この実施形態は、増加したスループット（処理量）を提供するもので、ここでは超音波ホーン１が１つだけ含まれる実施形態で用いたエネルギーレベルと同等のエネルギーレベルを各々の超音波ホーンが保たれている。また、この実施形態は、超音波ホーン１が１つだけ含まれる実施形態の場合のスループットと同等のスループットを保つために必要なホーンエネルギーを減少させる。図２の実施形態によれば、スループットは最大で２０％増加する。例えば、担体ＰＶＣウェブを用いることで、標的の多孔度が３０ｃｆｍ／平方フィートである場合、１つのホーン１を用いることで２００フィート／分の速度を達成することができる。同一の担体ＰＶＣウェブを用いることで、同一多孔度で、少なくとも２つのホーン１を用いて２４０フィート／分のスループットを達成することができる。しかし、スループット（速度）はまったく材料に依存したものである。例えば、多孔度が３０ｃｆｍ／平方フィートである発泡体ウェブは、１つのホーンを用いた場合、スループットが６０〜７０フィート／分である。しかし、それでも多数のホーン１を有する実施形態では同じ２０％スループット増加を示す。さらに、ホーン１の数が増加すると、それに対応したピンロールの外周の増加が追加されたホーン１に対処する上で必要となろう。
【００３９】
ループホーン温度制御装置
ホーン装置は、さらに閉ループ温度制御装置を有するものであってもよい。好ましい実施形態では、温度センサを超音波ホーン１の上に、または内部に設け、ホーンの温度を制御装置に入力することができる。温度センサは、非接触型赤外線温度センサであってもよい。制御装置は、気流発生器１７から超音波ホーン１への気流を制御して超音波ホーン１の事前に決定された設定温度を保つようにすることができる。このようにして、超音波ホーン１は、加熱されることがなく、またピンロール６に関連した超音波ホーン１の位置に変動を生じさせることもない。さらに、閉じたループ系によって、ホーンを加熱して温度を上げ、一様な温度に保つことで、生産工程を通してより狭い穿孔度範囲が保証される。
【００４０】
シミュレーションの結果
図１１は、超音波穿孔装置のピンロール速度と通気性又は多孔性との関係を示す図である。この図から明らかなように、前ニップ処理を使用していない実施形態に対して、前ニップ処理を使用している全ての与えられたピンロール速度において多孔性の増加が認められる。
【００４１】
図１２は、挟まれた（ニップ）ピンロール及び挟まれていないピンロールの使用によって得られる材料の通気性又は多孔性を示す図である。図から明らかなように、挟まれていないピンロールを含む実施形態に対して、挟まれた（ニップ）ピンロールを使用する場合、通気性の増加が認められる。図１２は、ウェブ２が超音波ホーン１の前でニップロール５に接触していない時（後ニップ経路）に対して、前ニップ経路３を用いた場合の剥離ライナーフィルムの多孔度が増加することを示している。
【００４２】
図１３は、開いたニップ及び閉じたニップを使用することで得られる材料の気密性（又は多孔度）を示す図である。ここで使用されるように、「開いたニップ」とはニップロールがピンロールに接していないことを意味し、また「閉じたニップ」とはニップロールがピンロールに接していることを意味する。図１３は、後ニップ経路２でより速度の遅いウェブと同じ多孔度を得るために前ニップ経路で剥離ライナーフィルムが進むことができる速度の増加を示している。
【００４３】
当業者は、本発明の多くの変更又は改良が実施可能であることを理解することができよう。特許請求の範囲及び上記した発明の詳細な説明はそのような変更又は改良を包含するものである。
【００４４】
本発明の好ましい態様は以下の通りである。
（１）前記張力がかかったウェブは、連続的な面と非連続的な面とを有する延伸性ウェブであり、前記張力がかかったウェブは表面又は底面のいずれか一方に接着剤を有し、前記接着剤は出力口に接しない請求項１に記載の超音波穿孔装置。
（２）前記張力がかかったウェブが横たわる担体をさらに有する実施態様（１）に記載の超音波穿孔装置。
（３）前記張力がかかったウェブはウェブ経路を定め、さらに前記接着剤は前記表面にあり、また前記担体は底面に接触し、さらに前記ウェブ経路は前記ピンロールの周りから前記ニップロールに延びる実施態様（２）に記載の超音波穿孔装置。
（４）前記張力のかかったウェブはウェブ経路を定め、さらに前記接着剤は前記底面にあり、また前記担体は前記接着剤に接触し、さらに前記ウェブ経路は前記ニップロールの周りから前記ピンロールに延びる実施態様（２）に記載の超音波穿孔装置。
（５）前記張力のかかったウェブが積層されている請求項１に記載の超音波穿孔装置。
【００４５】
（６）前記張力のかかったウェブはフィルム、発泡体、織布、及び不織布からなる群から選択される材料である請求項１に記載の超音波穿孔装置。
（７）接線方向の接触の接点は前記超音波エミッタの前記出力口から前記ピンロールの直径を直接横切る請求項１に記載の超音波穿孔装置。
（８）前記ピンロールはクロムカーバイドサーメットで覆われている請求項１に記載の超音波穿孔装置。
（９）少なくとも１つの空気シリンダがさらに設けられ、該空気シリンダは前記ニップロールを前記ピンロールに押圧するニップ力が働くように配置される請求項１に記載の超音波穿孔装置。
（１０）前記張力のかかったウェブを与え、かつ前記張力のかかったウェブに対して張力を与えるウェブ供給源をさらに有する請求項１に記載の超音波穿孔装置。
【００４６】
（１１）前記穿孔装置はピンロールに彫られた切頭円錐形の突起物を有する請求項１に記載の超音波穿孔装置。
（１２）前記穿孔装置はピンロールに刻まれた切頭円錐形の突起物を有する請求項１に記載の超音波穿孔装置。
（１３）前記穿孔装置は高さが約０．０２５インチであり、前記穿孔装置は直径が約０．００５インチ乃至約０．０２５インチの範囲内である実施態様（１１）又は実施態様（１２）に記載の超音波穿孔装置。
（１４）前記穿孔装置の高さは、前記張力のかかったウェブの表面から前記張力のかかったウェブの底面までの垂直方向の測定値よりも大きい実施態様（１３）に記載の超音波穿孔装置。
（１５）前記ピンロールは該ピンロール上に平方インチあたり約７０本乃至約３００本のピンを有する請求項１に記載の超音波穿孔装置。
【００４７】
（１６）前記ピンロールを駆動するピンロール駆動モータをさらに有する請求項１に記載の超音波穿孔装置。
（１７）前記ピンロール駆動モータは、電子式可変速度駆動装置によって制御される実施態様（１６）に記載の超音波穿孔装置。
（１８）前記ニップロールはゴムで覆われた鋼材製のコアを有する請求項１に記載の超音波穿孔装置。
（１９）前記ニップロールはプラスチックで覆われた鋼材製のコアを有する請求項１に記載の超音波穿孔装置。
（２０）さらに、送出ニップ機構を有する請求項１に記載の超音波穿孔装置。
【００４８】
（２１）前記送出ニップ機構は、駆動送出ニップと、前記駆動送出ニップに接続した可変速度送出駆動変速装置と、前駆駆動送出ニップと一点で接する非駆動送出ニップと、前記非駆動送出ニップに近接し、かつ前記非駆動送出ニップに空気圧を及ぼすことで、前記非駆動送出ニップを前記駆動送出ニップへ付勢する実施態様（２０）に記載の超音波穿孔装置。
（２２）前記駆動送出ニップ又は前記非駆動送出ニップのいずれか１つは鋼材を含む実施態様（２１）に記載の超音波穿孔装置。
（２３）前記駆動送出ニップ鋼材から形成され、また前記駆動送出ニップは剥離被覆されている実施態様（２２）に記載の超音波穿孔装置。
（２４）前記駆動送出ニップ及び前記非駆動送出ニップの少なくとも１つはゴムからなる実施態様（２１）に記載の超音波穿孔装置。
（２５）前記駆動送出ニップはピンロール駆動モータによって駆動される実施態様（２１）に記載の超音波穿孔装置。
【００４９】
（２６）前記張力のかかったウェブを前記送出ニップ機構から受け取る巻き戻し機構をさらに有する実施態様（２１）に記載の超音波穿孔装置。
（２７）前記送出ニップ機構で前記張力のかかったウェブの張力を感知し、かつ制御する張力感知ローラをさらに有する実施態様（２１）の超音波穿孔装置。
（２８）前記張力のかかったウェブは１つの長さに沿って連続し、第２の長さに沿って最大で６インチである請求項１に記載の超音波穿孔装置。
（２９）強制空気を前記出力口に向ける強制空気源をさらに有する請求項１に記載の超音波穿孔装置。
（３０）前記出力口は前記ピンロールから可変的に変位し、前記可変的変位は前記出力口と前記ピンロールとの間に可変的な隙間を形成する請求項１に記載の超音波穿孔装置。
【００５０】
（３１）前記アクチュエータは気圧式アクチュエータ、油圧式アクチュエータ、及びバネ式アクチュエータからなる群から選択される請求項１に記載の超音波穿孔装置。
（３２）前記超音波エミッタを前記張力のかかったウェブの方向へ押圧し、前記出力口と前記張力のかかったウェブとの間の接触を保つ少なくとも１つのアクチュエータをさらに有し、前記出力口は前記張力のかかったウェブのみ圧力を及ぼし、それによって前記張力のかかったウェブが前記穿孔装置に対して押圧される請求項２に記載の超音波穿孔装置。
（３３）前記強制空気源は、ファン及び圧縮空気源からなる群から選択される請求項２に記載の超音波穿孔装置。
（３４）前記張力のかかったウェブは担体上に置かれる請求項２に記載の超音波穿孔装置。
（３５）前記張力のかかったウェブは、フィルム、発泡体、織物、及び不織物からなる群から選択される材料である請求項２に記載の超音波穿孔装置。
【００５１】
（３６）前記張力のかかったウェブを供給し、かつ前記張力のかかったウェブに対して張力を与えるウェブ供給源をさらに有する請求項２に記載の超音波穿孔装置。
（３７）前記穿孔装置はピンロールに彫られた切頭円錐形の突起物を有する請求項２に記載の超音波穿孔装置。
（３８）前記穿孔装置はピンロールに刻まれた切頭円錐形の突起物を有する請求項２に記載の超音波穿孔装置。
（３９）前記ピンロールを駆動するピンロール駆動モータをさらに有する請求項２に記載の超音波穿孔装置。
（４０）前記ピンロールはクロムカーバイドサーメットで覆われている請求項２に記載の超音波穿孔装置。
【００５２】
（４１）前記ピンロールと一点で接するニップロールをさらに有し、該ニップロールは前記ウェブを受ける請求項２に記載の超音波穿孔装置。
（４２）前記出力口は前記ピンロールから可変的に変位し、前記可変的変位は前記出力口と前記ピンロールとの間に可変的な隙間を形成する請求項２に記載の超音波穿孔装置。
（４３）前記出力口は先端にカーバイドが設けられたチタン製である請求項２に記載の超音波穿孔装置。
（４４）前記圧力は約２０ポンド／インチ乃至約６０ポンド／インチの範囲内である請求項２に記載の超音波穿孔装置。
（４５）前記出力口は出力を有し、該出力は調整可能な振幅、最大電力の範囲が２０００ワット乃至２５００ワット、さらに周波数が約２０ｋＨｚを有する請求項２に記載の超音波穿孔装置。
【００５３】
（４６）前記ピンロールは、未固化の鋼材から形成され、かつクロムカーバイドセメントによって被覆される請求項２に記載の超音波穿孔装置。
（４７）前記張力のかかったウェブを供給し、かつ前記張力のかかったウェブに対して張力を与えるウェブ供給源をさらに有する請求項２に記載の超音波穿孔装置。
（４８）前記超音波エネルギー供給手段を前記張力のかかったウェブの方向へ押圧し、前記超音波エネルギー供給手段と前記張力のかかったウェブとの間の接触を保つ少なくとも１つのアクチュエータをさらに有し、前記超音波エネルギー供給手段は前記張力のかかったウェブのみに圧力を及ぼし、それによって前記張力のかかったウェブが前記穿孔装置に対して押圧される請求項４に記載の超音波穿孔装置。
（４９）前記材料ウェブを提供する工程は、前記材料ウェブを形成するために担体上に積層体を積層する工程を含む請求項５に記載の超音波穿孔装置。
（５０）前記ニップロールを前記ピンロールに向けて付勢するニップ力を及ぼす工程をさらに有する請求項５に記載の方法。
【００５４】
（５１）ピンロール駆動モータを用いて前記ピンロールを駆動する工程をさらに有する請求項５に記載の方法。
（５２）電子式可変速度駆動装置を用いて前記ピンロール駆動モータを制御する工程をさらに有する実施態様（５１）に記載の方法。
（５３）前記超音波エネルギー供給及び前記巻き取りの後で、かつ前記スプールを行う工程の前に前記ウェブをニッピングする工程をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
（５４）張力感知ローラを用いて前記ウェブの張力を感知する工程と、前記張力の感知にもとづいて前記ニッピング工程で前記ウェブの張力を制御する工程とをさらに有する実施態様（５３）に記載の方法。
（５５）前記スプールを行う工程の後に、前記ウェブを巻き戻す工程をさらに有する請求項５に記載の方法。
【００５５】
（５６）前記超音波エミッタを冷却する工程をさらに有する請求項５に記載の方法。
（５７）前記超音波エミッタを一定の温度に保つフィードバック制御装置を用いて前記冷却を制御する工程をさらに有する実施態様（５６）に記載の方法。
（５８）前記冷却工程は前記超音波エミッタ上に空気を強制的に供給する工程をさらに有する実施態様（５７）の方法。
（５９）前記材料ウェブを提供する工程に先立って、前記超音波エミッタから前記ピンロールの外周の周りに１５度乃至３４５度の間で前記ニップロールを置く工程をさらに有する請求項５に記載の方法。
（６０）前記材料ウェブを提供する工程に先立って、耐摩耗剥離被覆物を適用することで、前記ピンロールを硬くする工程をさらに有する請求項５に記載の方法。
（６１）工程（ｃ）に先だって、前記材料ウェブ上の接着剤が担体と接触した場合は前記第１のウェブ経路が選択され、もし前記接着剤が前記担体と接することがない場合は前記第２のウェブ経路を選択する工程をさらに有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【００５６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、連続ウェブに滑らかで大きさが均一な孔を開けることができ、しかも、従来のように超音波装置とピンロールとの間の隙間を一定に維持する必要がないので、複雑な装置制御や保守が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】前ニップ経路及び後ニップ経路の両方で呼ばれるウェブ経路を有する超音波穿孔方法の一実施態様を示す模式図である。
【図２】前ニップ経路及び後ニップ経路の両方で呼ばれるウェブ経路を有する超音波穿孔方法の一実施態様を示す模式図である。
【図３】担体構造で使用されるウェブ材料の一実施態様を示す模式的断面図である。
【図４】剥離ライナー構造で使用されるウェブ材料の一実施態様を示す模式的断面図である。
【図５】ピンロール上のピンの直径が０．０２５インチのパターンを示す模式図である。
【図６】ピンロール上のピンの直径が０．０２インチのパターンを示す模式図である。
【図７】ピンロール上のピンの直径が０．０１６インチのパターンを示す模式図である。
【図８】ピンロール上のピンパターンの一実施態様を示す模式図である。
【図９】ピンロール上のピンパターンの第２の実施態様を示す模式図である。
【図１０】ピンロール上のピンパターンの第３の実施態様を示す模式図である。
【図１１】超音波穿孔装置のピンロール速度と典型的な通気性（又は多孔度）との関係を示すグラフである。
【図１２】ニップピンロール及び非ニップピンロールを用いた場合に得られる材料の通気性（又は多孔性）を示すグラフである。
【図１３】開いたニップ及び閉じたニップを使用することで得られる材料の気密性（又は多孔性）を示すグラフであり、「開いたニップ」はピンロールに接触しないニップロールを含み、また「閉じたニップ」はニップロールがピンロールに接している状態をいう。
【符号の説明】
１，１３，１４，１５  音波ホーン
２，３  ウェブ
４  空気シリンダ
５  ニップロール
６  ピンロール
７  駆動モータ
８ａ，８ｂ  アイドルローラ
９  張力感知ローラ
１０  駆動ニップロール
１１  駆動トランスミッション装置
１２  空気シリンダ
１３  ブースタ
１４  コンバータ
１５  アクチュエータ
１６  非駆動ニップロール
１７  気流発生器（強制空気源、強制空気発射手段）
１８  穿孔機構
２１  接着剤層
２２  フィルム又は発泡体層
２３  担体紙からなる層
３１  フィルム又は発泡体層
３２  接着剤層
３３  剥離ライナー紙層
４１，５１，６１，７１，８１，９１  ピン
【図１】
0004767407.tif 000002
【図２】
0004767407.tif 000003
【図３】
0004767407.tif 000004
【図４】
0004767407.tif 000005
【図５】
0004767407.tif 000006
【図６】
0004767407.tif 000007
【図７】
0004767407.tif 000008
【図８】
0004767407.tif 000009
【図９】
0004767407.tif 000010
【図１０】
0004767407.tif 000011
【図１１】
0004767407.tif 000012
【図１２】
0004767407.tif 000013
【図１３】
0004767407.tif 000014