(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の表面が繊維布と同様な外観と質感を有するシート材料を製造するための方法であって、
流動可能になり支持体に付着させることができるように、感熱ポリマー材料を少なくとも該感熱ポリマー材料の融点まで加熱する工程と、
一平方ミリメートルあたり４〜６２個の前記感熱ポリマー材料の付着となる密度の配列で、取り分けられた前記流動可能になった感熱ポリマー材料を、前記支持体の表面に付着させる工程と、
前記付着させられた取り分けられた感熱ポリマー材料を、前記支持体の表面から引いて繊維を形成する工程と、
一平方ミリメートルあたり４〜６２個の繊維を有する密度の繊維配列を形成するように前記繊維の延伸を終結させる工程であって、前記繊維はフックの部分を有しておらず、一平方インチあたり０グラム（０ｇ／ｉｎ2）の剥離強度を有する工程と、を有する方法。
【請求項２】
前記実質的に真っ直ぐな繊維の配列は、一平方ミリメートルあたり１６個の繊維から一平方ミリメートルあたり４９個の繊維までの密度を有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記支持体は前記感熱ポリマー材料の融点より高い融点を有する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
５０〜２００のメッシュのスクリーンを有するスクリーンロールを提供する工程であって、前記スクリーンロールは前記支持体の第一の表面と並置され、前記スクリーンロールはその中心軸に関して回転するように適合され、前記中心軸は前記支持体の面に平行で前記支持体の移送方向に垂直である、工程と、
前記支持体の第二の表面と並置され、前記スクリーンロールの中心軸と平行な中心軸を有するバッキングロールを提供する工程と、
前記感熱ポリマー材料を前記スクリーンロールのスクリーンに適用する工程と、
支持体が前記スクリーンロールに対して±２％の速度差を有する速度でニップを通して移送されるように、前記スクリーンロールとバッキングロールを回転させる工程と、
前記加熱され、取り分けられた量の感熱ポリマー材料を、前記スクリーンを通して前記支持体の少なくとも第一の表面に付着させる工程と、をさらに有する請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記速度差がゼロである請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記スクリーンが１００〜２００のメッシュを有する請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記感熱ポリマー材料は、８５℃〜１５０℃の融点を有する粘弾性の感熱材料である請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記粘弾性感熱材料は、エチレンビニルアセテートホットメルト接着剤、あるいは、ポリエチレン基ホットメルト接着剤である請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記繊維は、０．１５〜６５ミリメートルの長さまで引かれる、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記繊維は、０．２０〜６．０デニールを有する請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記シート材料は、使い捨て吸収物品のトップシート、コアのラップ、バックシート、又はカフスである、請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、繊維状表面を有するシート材料及びこのシート材料を製造する方法に関する。
発明の背景
おむつや成人用失禁製品のような使い捨ての吸収下着は典型的には、３層構造を有している。装着者の身体に最も接近している第１の層は、液体透過性の層である。第１の層と第３の層との間に配置される第２の層は、第１の層を通って流れる液体を吸収するように作用する。さらに、第３の層すなわち外側層は、液体が下着から出ないように液体不透過性である。
外側層すなわちバックシートは典型的には、ポリエチレンのような薄い熱可塑性フィルムによって構成されている。バックシートは、液体をおむつから出させない機能を果たしているが、バックシートは、布のような審美的な魅力に欠けている。この布のような外観は特に、年長の子供や成人用失禁製品の装着者にとって魅力的である。これらの製品を装着する大人は、“おむつ”に見えるプラスチックを装着していると認められるのを望まない。このような原則は、子供が大きくなるにつれて、子供にも当てはまる。これらの子供は、“おむつ”を装着している“幼児”と認められるのを望まない。さらに、おむつを装着している子供の親は、美観的に素晴らしく魅力的である製品を要求している。
以前に、布状の外観が望まれたとき、シート材料を積層法で製造することが知られていた。ブラウン等に付与された米国特許第４，８２８，５５６号は、使い捨て吸収下着の外側カバーとして使用される、呼吸可能な多層の布状障壁を開示している。ブラウン等の特許は、多孔質の溶融吹き込みされた不織布ウェブから成る呼吸可能な（即ち、水蒸気を通す）外側カバーと、ポリビニルアルコールの連続フィルムである第２の層と、多孔質の不織布ウェブから成る第３の層とを教示している。第３の層は、スピン結合、溶融結合、又はスピン結合の溶融結合への積層、又は溶融結合のスピン結合への積層によって形成されている。この第３の層は、熱可塑性ポリマーであり、好ましくは、ポリオレフィンであり、最も好ましくは、ポリプロピレンやポリエチレンである。
本発明は、繊維状表面を有するシート材料、及びこのシート材料を製造する方法に関する。シート材料は、支持体に感熱材料を付着させることによって製造され、特別の下着に対して布状の外観や感触が必要とされ或いは望まれている状況において使用される。本発明は又、使い捨て吸収下着を形成するのに使用される、繊維状表面を有するシート材料を製造するための手段を提供する。かくして、布のおむつや失禁用製品の外観及び感触を装着者に与える、使い捨ておむつ及び成人用失禁製品のためのシートが提供される。
発明の概要
本発明のシート材料は、繊維状表面を有し、複数の実質的に真っ直ぐな繊維が接着される支持体を有し、前記繊維は、支持体から外方に突出している。本発明の記載及び請求の範囲の全体にわたって使用されている繊維は、直径変化／長さ変化が０．３ｍｍ以下である箇所で開始する構造体の部分として定義され、構造体の終点まで継続する。
本発明の方法は、布状の感触を有する可撓性の繊維の列を生成する、スクリーンロール法を包含する。本発明のシート材料は、感熱材料を、処理するため粘度を減少させるのに十分なほど（好ましくは、少なくとも融点まで）加熱する工程と、感熱材料を支持体上に別個の量、付着させる工程と、付着された材料を支持体から外方に引っ張って繊維を形成する工程と、繊維を終結させる工程とを備えた方法によって製造される。
同様な方法が、トマス等に付与された米国特許第４，０５８，２７４号に開示されているような、機械的ファスナフックを製造するのに使用されている。この特許は、別個の量の感熱材料を支持体上に付着させてフックを形成するのに使用される修正したグラビア印刷法を開示している。フックは、支持体上に、約８１フック／ｃｍ2の密度で印刷される。この特許に使用されている感熱材料、ポリアミド及びポリエステルホットメルト接着剤は、非布状の感触を有するフックの硬い列を生成する。
【図面の簡単な説明】
本明細書は、本発明を特に指摘し請求する請求の範囲で終わっているが、本発明は、同じ要素が同じ参照番号で示されている添付図面を参照して以下の説明を読むことにより、より良く理解されるであろう。
第１図は、本発明の長い結合されていない繊維マットを示した電子顕微鏡写真である。
第２図は、本発明の短い熱結合された繊維マットを示した電子顕微鏡写真である。
第３図は、本発明の短い結合されていない繊維マットを示した電子顕微鏡写真である。
第４図は、本発明により製造された繊維の概略側面図である。
第５図は、本発明の布状シートを製造するのに使用することができる装置の側面図である。
発明の詳細な説明
本発明の材料のシートは、複数の可撓性繊維１０が少なくとも一方の表面に結合された支持体１８を備えている。シートの各繊維１０は、支持体１８に所定のパターンで接合されている。繊維は各々、第４図に示されるように、ベース１２とシャンク１４とを有している。繊維１０のベース１２は、支持体１８に接触し且つ接合されており、支持体１８及びベース１２から外方へ突出した繊維シャンク１４を支持している。シャンク１４は、繊維１０の遠位端１６のところで終わっている。
適当な装置、及び後述する自由に成形された繊維１０をもたらす方法を含む方法によって、ペーパ又はフィルムの表面に繊維１０の列が設けられる。ここで使用される語“自由に成形された”とは、中実形態の又は定められた形状を備えた金型キャビティ又は押出ダイから取り出されない構造を意味している。繊維１０は、溶融状態（好ましくは、液体状態）で支持体に付着され、硬くなって後述する所望の構造及び形状になるまで冷却（好ましくは、冷凍）によって凝固される。自由に成形された繊維１０又は繊維１０の列は、グラビア印刷及びスクリーン印刷として通常知られている方法と同様な製造方法によって製造してもよい。スクリーン印刷法を使用して、第５図に示されるように、対向面を有する全体として平らな支持体１８が、２つの全体として円筒形のロール（即ち、スクリーンロール５２とバッキングロール５４）の間のニップ５０に通される。ロール５２、５４は、ほぼ平行な中心線を有しており、支持体１８がニップ５０を通過するとき、支持体１８と接触関係に維持される。スクリーンロールと呼ばれる第１のロール５２は、スクリーン５６を備えており、スクリーン５６には、支持体に付着される繊維の所望パターンが設けられている。バッキングロールと呼ばれる第２のロール５４は、支持体１８がニップ５０を通過するときに支持体１８をスクリーンロール５２に当てて位置決めするように、スクリーンロール５２に対して支持と反作用を提供する。
繊維１０を形成する感熱材料（好ましくは、熱可塑性材料）は、トラフ（図示せず）のような加熱源から供給される。感熱材料は、好ましくは少なくとも融点まで加熱され、スクリーンロール５２がその中心線を中心として回転されると、スクリーン５６上に導入される。ドクターブレード６２が、感熱材料をスクリーン５６を通して基体１８上に所望パターンで押し出す。
支持体１８とロール５２、５４とが相対的に移動し続けると、繊維１０は、垂直成分を有する方向に延伸され或いは引っ張られ、繊維に一定の長さを与える。繊維１０が所望の長さに到達すると、繊維１０は、切断手段５８によって切断され、或いは、繊維１０は、切断手段を使用することなしに破断するまで延伸される。次いで、繊維１０は冷却され、好ましくは冷凍されて固体構造になる。
繊維材料の凝固の際、所望ならば、繊維１０は、不織布マトリックスに形成される。たとえば、不織布マトリックス形成工業において通常使用される圧力ロール又は他の方法を使用することによって、繊維を支持体に接着してもよい。ここで使用される語“不織布”は、繊維１０が系統的に織られていないことを意味している。その代わり、繊維１０は、無秩序な網状構造に形成されている。
シート材料の支持体１８は、繊維１０が容易に付着する表面を提供するため、個々の繊維１０間の引き裂きや分離を防ぐのに十分な程に、好ましくは布物品に接合し或いは形成することができる程に丈夫にするべきである。支持体１８は又、普通の製造方法に耐えるように丸めることができ、所望の形体に曲げることができるように可撓性であり、繊維が凝固するまで融解したり有害な影響を受けることなしに付着される熱可塑性材料の熱に耐えることができるようにすべきである。適当な支持体１８には、メリヤス生地、織布材料、不織布材料、ゴム、ビニル、特にポリオレフィンフィルム、及びペーパーが含まれる。好ましくは、ポリオレフィンフィルムは、厚さが０．５〜１．５ミルのポリエチレンフィルムである。適当なポリエチレンフィルムは、トレデガー・フィルム・プロダクツによって製造され、Ｐ８５７０として販売されている。さらに、使い捨て吸収下着を製造するのに使用されているバッキングフィルムが、支持体として使用するのに適している。適当な多孔質のポリエチレンフィルムが、トレデガー・フィルム・プロダクツによって製造され、Ｐ５６５２として販売されている。
繊維１０のベース１２は、支持体１８に取付けられ、繊維１０のシャンク１４の近位端と隣接している繊維１０のほぼ平らな部分である。ここで使用されている語“ベース”とは、支持体１８と直接接触し、繊維１０のシャンク１４を支持する繊維１０の部分を意味している。ベース１２と繊維１０のシャンク１４との間の境界が明白である必要はない。シャンク１４がベース１２から分離しておらず、ベース１２が使用時に支持体１８から分離していないことが重要である。
支持体１８上でのベース１２のフットプリントの形状は重要ではなく、大きな構造一体性を提供する方向に拡大される。ここで使用される語“フットプリント”とは、支持体１８上でのベースの平らな接触領域のことをいう。フットプリントの側部のアスペクト比（長さと幅の比率）は、大きすぎないようにすべきであり、さもなければ、フットプリントの短辺と平行な力を受けるとき、繊維は不安定となることがある。約１．５：１以下のアスペクト比が好ましく、全体として円形のフットプリントがより好ましい。ここに記載されている実施例では、ほぼ円形形状のフットプリントを有し、直径が約０．０２ｍｍ〜約０．３２ｍｍのベース１２が適当である。
本発明の繊維１０の長さは、約０．１５ｍｍ〜約６５ｍｍであり、好ましくは約０．１５ｍｍ〜約０．５ｍｍである。
繊維１０の列は、所望のパターン、ピッチ、密度で形成してよい。繊維１０のパターン、ピッチ、密度は主として、スクリーンロール５２のスクリーン５６のメッシュによって決定される。スクリーンロール５２のスクリーン５６は、約５０〜２００（好ましくは、約１００〜２００）のメッシュを有している。また、ベース１２及び繊維１０の直径が減少したり或いは繊維１０の長さが増加すると、布状のシートは、柔らかい感触になる。
各繊維が隣接する繊維からほぼ等距離間隔へだてられるように、列をなして繊維１０の列を配置するのが有利である。列は、ここに記載されている製造方法に従って、全体として機械方向及び横断機械方向に配向される。一般に、繊維１０の各機械方向と横断機械方向の列は、全体として均一な感触を与えるように、繊維１０の隣接する機械方向と横断機械方向の列から等距離へだてられている。もちろん、当業者は、種々の付着パターンを使用することができることを認識するであろう。繊維のピッチは、約２．０繊維／ｍｍ〜約８．０繊維／ｍｍであり、好ましい実施例では、約６．１繊維／ｍｍである。
シート材料上の繊維の密度、即ち単位面積当たりの繊維の数は主として、スクリーンロール５２のスクリーン５６のメッシュ寸法によって決定される。スクリーン５６のメッシュ寸法が増大すると、これに対応してシート材料上の繊維の密度も増加する。一般に、メッシュ寸法が増大すると、繊維の密度が増加するため、布状シートは柔らかい感触になる。しかしながら、当業者は、繊維１０の間隔が密にすぎると、繊維１０のコンパクティングとマッティングが発生することに気づくであろう。これに対して、繊維の間隔が疎にすぎると、シートは、非布状の感触になる。本発明の繊維の密度は、約４〜約６２繊維／ｍｍ2、好ましくは約１６〜約４９繊維／ｍｍ2、最も好ましくは約３７繊維／ｍｍ2である。
このシートの布状の性質については、繊維１０は、デニールで測定することができる。本発明の目的のため、デニールは、繊維の９０００メートル当たりの重量（グラム）として定義される。本発明の繊維は、０．２０〜６．０（好ましい実施例では、０．５〜１．５）のデニールを有している。本発明の方法によって得られる繊維のデニールは、個々の繊維の直径を測定し、シリンダの容積を計算し（Ｖ＝Πｒ2ｈ）、繊維を作るのに使用される材料の密度（ｇ／ｃｍ3）に容積を乗ずることによって計算される。
本発明の繊維１０は、剪断強度によって定義することができる。繊維の剪断強度は５０ｇ／ｍ2以下であり、好ましくは０である。剪断強度は小さい方が望ましい。何故ならば、装着者が、衣服や体毛と絡み合う物品を身につけるのを好まないからである。また、物品が大きな剪断強度を有している場合には、繊維は硬くなり、布状の感触を有しないであろう。
ここで使用される語“剪断強度”とは、フックのループ部分及びループファスナに対する繊維の摺動を開始させるのに要する力を意味している。これらの繊維の剪断強度を試験するため、本発明の方法によって形成された繊維を含むシートを、フック及びループファスナのループ部分を含むシートの上に置いた。次いで、２つのシートを平行な反対方向に引っ張り、次いで、２つのシート間での移動を開始するのに要する力を剪断強度として測定した。
剪断強度は、１９８７年１０月１３日にトゥーサン等に付与された米国特許第４，６９９，６２２号の開示に従って測定することができる。本発明の剪断強度を測定する方法を示すために、この特許の開示を参考文献としてここに含める。
本発明の繊維１０は、剥離強度によっても特徴付けられる。本発明の繊維１０は、僅かな剥離強度を有しており、好ましくは、約０ｇ／ｉｎ2の剥離強度を有している。ここで使用される語“剥離強度”とは、ループを含むシートの表面と直交する方向に、繊維のシートをフック及びループファスナのループ部分を含むシートから遠去かる方へ移動させるのに要する力を意味している。かくして、繊維１０の微小な殆ど存在しない剥離強度は、繊維１０が装着者の衣服又は体毛と係合しない程度を示す。
剥離強度は、ＡＳＴＭ  Ｄ９０３−４９（接着層の剥離強度）に従って測定される。この方法を、本発明の剥離強度を測定する方法として、参考文献としてここに含める。
本発明の繊維と対比して、トマス等に付与された米国特許第５，１８０，５３４号は、熱可塑性材料によって構成されたフック状部材を利用するファスナシステムを開示している。この米国特許は、ファスナシステムが少なくとも２００ｇの剥離力に抵抗し且つ少なくとも５００ｇの剪断力に抵抗する実施例を開示している。この特許に記載されたフックでは、下着は、装着者の衣服と体毛に付着して不快なものとなる。
感熱材料は、ここに列挙した製造方法に従って繊維１０を延伸し成形することができるように、容易な処理を行うのに十分なほど低い融点と、材料の融点付近の温度で粘着質で粘り強いコンシステンシーを提供する比較的大きな粘度とを有している。ここで使用される語“感熱”とは、加熱時に固体状態から液体状態に徐々に変化する材料の性質を意味している。典型的には、融点は、８５℃〜１５０℃である。繊維構造に影響を及ぼすパラメータの変化を可能にするため、繊維１０が粘弾性であることも重要である。ここで使用される語“粘弾性”とは、瞬間的な弾性の付加時の応力に応答する粘性及び遅延弾性を示す材料の力学的挙動を示している。支持体への付加温度において約５０〜約１３０パスカル・秒の複合粘度を有する材料が適当である。
繊維１０は好ましくは、熱可塑性材料によって構成される。語“熱可塑性材料”とは、熱や圧力を加えると流動する感熱材料の非架橋ポリマーを意味している。ホットメルト接着剤熱可塑性樹脂は、特に以下に記載される方法に従って本発明の布状の繊維を製造するのに非常に適している。ここで使用される語“ホットメルト接着剤”とは、液体状態からの凝固時に残留応力に抵抗する粘弾性熱可塑性材料を意味している。エチレンビニルアセテートやポリエチレン基接着剤を含むホットメルト接着剤が特に適しており好ましい。約１００℃における約９０±４０パスカル・秒の複合粘度を有する接着剤が、良好に機能することが分かった。市販されている有用なホットメルト接着剤の例として、ダウケミカル社から入手できるプリマコール、イーストマン・ケミカル社から入手できるイーストボンドＡ３がある。
製造の方法
別々の量の加熱した感熱材料を、この材料を付着させるための所定の手段に対して移送された支持体上に付着させるための工程を備えた方法によって、上述の布状シートを製造することができる。より詳細には、この方法は、上述のような感熱材料を準備する工程と、加熱された感熱材料が流動状態になるように少なくとも融点までこの感熱材料を加熱する工程とを備えている。
支持体１８を準備し、加熱された材料を付着させるための手段５２に対して移送する。別個の量の加熱された感熱材料を付着させるための手段も準備する。別個の量の加熱された感熱材料を、付着手段５２から支持体１８上に付着させる。別個の量の感熱材料を付着させるための手段５２を移送し、支持体１８を不動状態に保持し、或いは好ましくは、支持体１８を移送し付着手段を不動状態に保持して支持体１８と付着手段５２とを相対運動させることは、当業者には明白であろう。
語“付着手段”とは、多量の液状感熱材料を個々の繊維に対応する別個の量、支持体に移送する装置を意味している。語“付着”とは、凝集形態の感熱材料を溶融し、このような材料を支持体上に個々の繊維に対応するユニットに投与することを意味している。
支持体１８の移送と繊維１０を形成する別個の量の感熱材料の付着の際、２つの方向が定められる。第１の方向は、感熱材料を付着させるための手段５２に対する支持体１８の移送の方向である。第２の方向は、このような材料を付着時に移送された支持体１８上に付着させる方向である。加熱された感熱材料の支持体１８への付着のためのプロセスの際、移送された支持体１８と付着された感熱材料との間に、速度差が生ずることがある。このような速度差は、第１の方向における支持体１８の速度が、このような材料の支持体上への付着箇所のところでの付着手段の速度よりも大きい場合には、“正”であるとみなされる。これに対して、移送された支持体の速度が付着手段の速度よりも小さい場合には、“負”であるとみなされる。加熱された感熱手段を付着させるための手段が不動状態に保持され、支持体が移送される場合には、正の速度差が得られることは、当業者には明白であろう。感熱材料の粘弾性レオロジー性質は、速度差が存在するとき、材料の側方延伸を与えることがある。この側方延伸の結果、繊維１０は、速度差に応じてカールされる。速度差が存在しないときには、感熱材料は、水平方向の延伸のみを受け、側方延伸を受けない。かくして、真っ直ぐな繊維１０となる。
本発明の好ましくは、移動された支持体１８と付着される感熱材料との速度差を利用しないので、実質的に真っ直ぐな繊維１０が得られる。ここで使用される語“実質的に真っ直ぐな”とは、繊維が、トマス等に付与された米国特許第５，１８０，５３４号において教示されるような再締付け可能な機械的ファスナシステムのフック部分を有していないことを意味している。しかしながら、この定義は、繊維が他の合成繊維で見られるような湾曲度を有することを妨げない。繊維は例えば、限定するわけではないが、繊維上の２点と繊維の２点で交わる直線との間の内角が７０°以下（好ましくは、５０°以下）であるような程度に湾曲していてもよい。
作動の際、支持体１８は、付着手段５２に対して第１の方向に移送される。より詳細には、支持体１８は、ニップ５０を通して移送され、好ましくは引取ロール（図示せず）によって引っ張られる。これは、繊維１０の連続的な付着のため支持体１８の清浄な領域を提供し、繊維１０が付着される支持体１８の部分を除去する。ニップ５０を通過するときの支持体１８の移送の主方向に対してほぼ平行な方向は、“機械方向”と呼ばれる。機械方向は、スクリーンロール５２およびバッキングロール５４の中心線とほぼ直交している。機械方向とほぼ直交し支持体の平面と平行な方向は、“横断機械方向”と呼ばれる。“ニップの平面”は、ニップと一致しスクリーンロール５２およびバッキングロール５４と接する線を有する平面である。
第５図を参照すると、本発明による布状シートは、スクリーンロール印刷法を使用して製造される。支持体１８は、２つの並置された２つのロール（即ち、スクリーンロール５２とバッキングロール５４）の間に形成されたニップ５０に通される。これらのロールは、支持体１８の平面とほぼ平行に配置された実質的に平行な相互の中心線を有している。各ロール５２、５４は、ロールがニップ５０のところで実質的に同じ表面速度を有するように、それぞれの中心線を中心として回転される。典型的には、スクリーンロール５２は、実験室での使用では約１９５〜２２０ｍｍの直径を有しているが、工業用途では３５０ｍｍまで許容できる。スクリーンロール５２は通常、約１７９８〜３０，１７５ｍｍ／秒の接線表面速度を提供するように、約６〜１００ｒｐｍで回転される。
所望ならば、スクリーンロール５２とバッキングロール５４の両方が外部駆動力（図示せず）によって駆動され、或いは、一方のロールが外部駆動力によって駆動され、第２のロールが第１のロールとの摩擦係合によって駆動される。出力が約１，５０００ワットの交流電動機が、十分な駆動力を提供することが分かっている。ロール５２、５４は、回転によって、加熱された感熱材料を付着させるための付着手段を支持体１８上で作動させ、繊維を形成する。
付着手段は、液体状態の感熱材料の温度に適合し、機械方向と横断機械方向の両方において実質的に均一なピッチを提供し、配列内で所望密度の繊維を生じさせることができるようにすべきである。また、付着手段は好ましくは、種々の直径のベースと種々の高さのシャンクを有する繊維を生成するように調整される。スクリーンロール５２は特に、この製造方法に従って上述の所望の配列（又は所望のパターン）で支持体１８上に繊維を付着させる付着手段を提供する。
繊維材料を支持体１８上に付着させるための適当な付着手段は、スクリーンロール５２の印刷スクリーン５６である。ここに記載されている実施例では、約２．０〜約８．０繊維／線形ｍｍを生成するメッシュを有するスクリーンロール５２が有用である。約４〜約７繊維／ｍｍを生成するメッシュを有するスクリーンロール５２が好ましく、約６繊維／ｍｍを生成するメッシュを有するスクリーンロール５２が最も好ましい。
スクリーンロール５２とバッキングロール５４は、ロール５２、５４の中心線を連結する平面と一致して圧縮され、印刷ロールのセル５６から支持体１８上に接着剤を押しつけ、外部駆動がない場合に対向するロールを駆動させるのに十分な摩擦係合を提供する。一般に、約５．０〜６０．０ｐｓｉの圧力が有用である。バッキングロール５４は、スクリーンロール５２から支持体１８上に付着されるとき繊維材料の緩衝体となるように、幾分軟らかく、スクリーンロール５２よりも柔軟でなければならない。ショアＡ硬度が約４０〜６０のゴム被覆を備えたバッキングロール５４が適当である。
スクリーンロール５２の温度は重要ではないが、スクリーンロール５２は、移送及び支持体１８への付着の際、繊維１０の凝固を防止するように加熱すべきである。一般に、源材料の温度に近いスクリーンロール５２の表面温度が望ましい。約１００℃のスクリーンロール５２の温度が良好に機能することが分かっている。支持体１８が繊維材料からの熱によって悪影響を受ける場合には、チルロールが必要となることがある。チルロールが必要な場合には、周知の手段を使用してバッキングロール５４に組み込むのがよい。この構成は、ポリプロピレン、ポリエチレン、又は他のポリオレフィンの支持体が使用されている場合に、しばしば必要となる。
個々の繊維１０を形成するのに使用される感熱材料を、繊維を支持体に付加するのに適した温度を提供する供給タンク内に保持しなければならない。典型的には、材料の融点よりも僅かに高い温度が望ましい。材料は、材料が部分的に或いは完全に液体状態にある場合には、“融点”又はそれ以上であるとみなされる。
感熱材料の温度が高すぎる場合には、感熱材料は、小さな幾分半球状のパッドルに流入し、繊維は引かれない。これに対して、源温度が低すぎる場合には、感熱材料は、供給源から付着手段５２に移送されず、或いは、引き続き、付着手段５２から支持体に所望の配列又はパターンで適当に移送されない。さらに、付着手段の閉塞や障害を引き起こすことがある。材料の源は又、全体として均一な横断機械方向の温度分布を材料に与え、接着材料を支持体１８上に付着させるための手段と連通させ、繊維材料がなくなると容易に再供給されるようにすべきである。
供給材料は、繊維材料を液体状態及び適当な温度に維持するため、公知の手段（図示せず）によって外部加熱される。好ましい温度は、融点以上であり、且つ粘弾性の著しい損失が発生する温度以下である。
第５図に示されるように、本発明のスクリーンロール５２は、加熱された圧力バー６０と、印刷スクリーン５６とを有している。感熱材料は、貯蔵トラフ（図示せず）から圧力バー６０の入口６５に供給される。圧力バー６０は、感熱材料を融点に維持するように加熱される。
感熱材料は、圧力バー６０からスクリーンロール５２の内面に供給される。感熱材料は、圧力バー６０の底部のスロット（図示せず）から供給され、スクリーンロール５２に材料を均一に分布させる。
印刷ロール５４に加えられる感熱材料の量を調節するドクターブレード６２が、スクリーンロール５２の内面と並置されている。ドクターブレード６２及び加熱された圧力バー６０は、スクリーンロール５２が回転されるとき不動状態に保持され、ドクターブレード６２がスクリーンロール５２の内面を拭って繊維材料をスクリーンロール５２から支持体１８上に押し出す。この構成により、スクリーンロール５２の周囲のスクリーン５６の形状寸法に従って、繊維材料をスクリーンロール５２から支持体１８に所望の配列に付着させることができる。第５図に示されるように、ドクターブレード６２は好ましくは、スクリーンロール５２の内面と直交して配置される。
繊維材料をスクリーン５６から支持体１８上に付着させた後、ロール５２、５４は、第５図の矢印で示される方向に回転し続ける。その結果、移送された支持体１８とスクリーン５６との相対的な変位の期間（切断される前）において、繊維材料は、支持体１８とスクリーンロール５２を橋渡しする。相対的な変位が継続すると、繊維材料は引っ張られてついには切断され、繊維はスクリーンロール５２のスクリーン５６から分離される。ここで使用される語“引っ張”るとは、少なくとも一部の線形寸法の増加であって、シート材料の寿命にとって実質的に永久的となる増加を意味している。このようにして得られた繊維１０の長さは、シート材料の付加及び感熱材料の性質によって変動する。
支持体１８上に付着された後、繊維１０は、スクリーンロール５２から切断される。所望ならば、切断は、枝部を切断して布状のシートの係合手段にするための切断手段を利用することによって、プロセスにおいて別個の工程として行ってもよい。しかしながら、支持体と付着手段との角度、速度差、加熱された感熱材料の粘度、セル等のような種々のパラメータに応じて、別個の切断工程は不要となる。切断は、支持体が付着箇所から遠去かる方へ移送される作用の結果、当然に生ずる。
利用する場合には、切断手段５８は、繊維１０の種々の寸法に適合し且つ配列の横断機械方向全体を通して均一性を提供するように調整可能とすべきである。語“切断手段”とは、繊維１０を長さ方向に切断する装置又は成分を意味している。繊維５８は又、清浄でなければならず、繊維に錆や汚染物を与えてはならない。適当な切断手段５８は、ロール５２、５４の中心線とほぼ平行に配置され、凝固した繊維の最も高い箇所から支持体１８までの直交距離よりも幾分大きい距離、支持体１８から間隔を隔てられたワイヤである。
好ましくは、ワイヤ５８は、切断手段５８上への溶融繊維材料の形成を阻止し且つ繊維材料が加熱源を去る時間の間に生ずる繊維の冷却に適合するように、電気加熱される。切断手段５８の加熱は又、実質的に均一な形状寸法を有する繊維１０の配列が形成されるように、横断機械方向において均一な温度分布を提供する。
一般に、繊維材料の温度が増加するにつれて、比較的低温の熱線の切断手段５８を使用することができる。また、支持体１８の速度が減少するにつれて、繊維を切断するときの熱線５８の冷却頻度を減少させ、同じ温度で比較的低ワットの熱線を利用可能にする。熱線の温度が増加すると、全体として短いシャンク長を有する繊維が得られる。これに対して、熱線５８の温度が減少すると、シャンク長が増加する。切断手段５８が実際に繊維１０に接触して切断することは必要ではない。繊維１０を、切断手段５８から放出される放射熱によって切断してもよい。
ここに記載された実施例では、約３４３℃〜約４１６℃まで加熱された約０．５１ｍｍの直径を有する、丸い横断面のニッケルクロム・ワイヤが適当であることが分かった。上述の熱線５８の代わりに、ナイフ、レーザー切断、又は他の切断手段５８を使用することができることは明白である。
繊維１０が切断される前に繊維材料を延伸させる箇所に切断手段５８を配置することが重要である。切断手段５８が支持体１８の平面から離れすぎて配置されている場合には、繊維材料は、切断手段の下を通過し、切断手段によって捕捉されず、支持体又は隣接する繊維から適当に間隔を隔てていない非常に長さ繊維１０を形成する。これに対して、切断手段５８が支持体１８の平面に密接に配置されすぎている場合には、切断手段５８は、研磨スタンプを形成するシャンク１４を切りつめる。
ニップ箇所から機械方向に約１２．６〜３８．０ｍｍ（好ましくは、約９．５ｍｍ）、バッキングロール５４から半径方向外方に約５．０〜９．５ｍｍ、スクリーンロール５２から半径方向外方に約２．０〜７．０ｍｍ配置された熱線切断手段５８が、ここに開示された製造方法のために、適当に配置されている。
布状シートを形成する方法の一部として、スクリーンロール５２から個々の繊維を切断することも必要である。繊維１０は、切断時に、長さ方向に２つの部分に分割され、ベース１２と遠位端１６は布状シートとともにとどまり、モイル（図示せず）はスクリーンロール５２とともにとどまり、所望ならば、再処理される。繊維１０をモイルから切断した後、繊維１０は、他の物体と繊維との接触の前に、凝固される。繊維１０の凝固の後、支持体１８は、所望ならば、保管のためロールに巻かれる。
支持体１８は、約３〜約３１ｍ／分の速度でニップを通して機械方向に移送される。支持体１８は好ましくは、スクリーンロール５２の接線速度と等しい速度でニップから引かれ、速度差を殆ど生じさせない。しかしながら、本発明では、±２％の速度差が、本発明の繊維を良好に作り出す。速度差が減少すると、繊維１０は、支持体１８に対して直交位置を得る。この理由のため、支持体１８とスクリーンロール５２は好ましくは速度差を有せず、１：１の比率で移動する。
当業者は、スクリーンロール５２の曲率半径及び速度差に対する関係と、支持体１８とニップ５０の平面との角度とを考慮すべきである。スクリーンロール５２の曲率半径が減少すると、繊維１０のモイルとシャフト１４が形成され、ニップ５０の近傍においてニップの平面とより直交する角度で支持体１８から遠去かる方へ引かれる。凝固時に、このような繊維１０は典型的には、曲率半径の大きなスクリーンロール５２を使用した場合を除いて、同様な状態の下で製造された繊維１０よりも比較的真っ直ぐである。かくして、本発明による改良されたシートを提供するため、シートを製造するのに使用される装置が、別個の量の付着された感熱材料に、繊維１０のベース１２のところで支持体１８の平面にほぼ直交するベクトル成分を与えるための手段を備えていることが重要である。
感熱材料が支持体１８に付着され切断されると、シートは、上述のような不織布マトリックスを形成するように接着処理を受ける。この処理には、熱断続接着、圧力、超音波、又は他の周知の繊維接着技術が含まれる。シート材料は、接着されていても接着されていなくとも、使い捨て吸収物品のトップシート、コアのラップ、バックシート、又はカフスを形成するのに使用される。
繊維１０は任意方向において連結されていないのが好ましいが、繊維１０は、機械方向において側方に相互連結されていてもよい。この相互連結を達成するため、感熱材料の源は、材料の融点を超え材料の粘度を減少させる温度まで加熱される。材料は、“流れやすく”なり、付加すると、繊維の遠位端１６は、次の列の繊維１０に機械方向に側方に連結される。
この開示は、感熱材料が一方の側に被覆された支持体１８について述べているが、当業者は、両側に感熱材料を被覆した支持体１８を提供するのに同じ方法を使用することができることを認識するであろう。
開示された装置と方法の幾つかの変形が実行可能であり、本発明の範囲内にある。所望ならば、比較的丈夫な支持体と十分な引っ張りを与えることによって、第５図の装置のバッキングロール５４を省略してもよい。その代わり、周知のように、印刷ロールのまわりにＳ形の弧を生成するトラッキングロールを使用することによって、支持体１８は、印刷ロールを覆うことができる。この形体では、第５図に開示されるようなニップ５０はないが、支持体の引っ張りは、スクリーンロール５２のセルからの加熱された感熱材料の付着に備える。しかしながら、加熱された感熱材料を支持体１８に付着させるための装置及び手段に対してこの変形形体を選定した場合には、支持体１８は、引き裂きを回避し且つ加熱された感熱材料の適当な付着に必要な引っ張りを維持するため、十分な引っ張り強度を有しなければならない。
例
本発明の方法によって製造される種々の繊維の非限定的な例を以下に示す。
例１
第３図を参照すると、本発明の方法によって製造された繊維シートは、６．１繊維／ｍｍのピッチを有しており、従って、繊維密度は、３７．２繊維／ｍｍ2となる。各繊維は、約０．０４ｍｍのベースと、０．２〜０．３の繊維デニールとを有している。製造された繊維の長さは、約０．１５〜０．４０ｍｍである。使用した材料は、支持体としてはキャストフィルム、繊維としては低密度ポリエチレン樹脂である。このような材料は、使い捨て吸収下着のバックシート、カフスのような流体障壁が望まれる、吸収物品における用途において有用である。
例２
本発明の方法によって製造された繊維シートは、６．１繊維／ｍｍのピッチを有しており、従って、繊維密度は、３７．２繊維／ｍｍ2となる。各繊維は、約０．０４ｍｍのベースと、０．２〜０．３の繊維デニールとを有している。製造された繊維の長さは、約０．１５〜０．４０ｍｍである。使用した材料は、支持体としては有孔フィルムシート、繊維としては低密度ポリエチレンのような熱可塑性オレフィン樹脂である。このような材料は、トップシートやティッシュのような流体透過性が望まれる、吸収物品において有用である。
種々の他の修正及び上述の他のパラメータの組合せを利用することができることは、当業者には明白である。例えば、異なる熱線温度、異なる熱線位置、他の速度差、移送された支持体上に加熱された感熱材料を付着するための異なる手段を含む、多数のパラメータを調整することができる。このような組合せや交換は全て、以下の請求の範囲の範囲内にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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