(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸張性熱可塑性高分子材料から孔開きフィルムを製造する方法であって、
ａ）前記伸張性熱可塑性高分子材料からなり、上面とコロナ放電処理した下面を有する出発フィルムを供給する工程と、
ｂ）前記出発フィルムを支持するための支持領域と、流体を当てることによりフィルムがその内部に変形する凹み領域と、前記当てられた流体を裏当て部材から移動できる手段を備えた裏当て部材を供給する工程と、
ｃ）前記裏当て部材上の前記出発フィルムを、前記裏当て部材の支持領域と接触している前記フィルムの下面の複数部分と、前記裏当て部材に面していない前記フィルムの上面とで支持する工程と、
ｄ）第１組のオリフィスが各々、１０ミル（換算値は２５０μｍ）より大きな直径であり、そのオリフィスに供給される流体が５００psig（換算値は３．５ＭＰａ）未満の圧力があり前記出発フィルムに大きなサイズの孔を形成し、第２組のオリフィスが各々、１０ミル以下の直径であり、そのオリフィスに供給される流体が少なくとも５００psigの圧力があり前記出発フィルムに微小孔を形成し、それにより前記出発フィルムに大きなサイズの孔と微小孔を共に形成する、少なくとも２組のオリフィスから柱状流の形で流体を接触域にある前記出発フィルムの上面に向ける工程と、
ｅ）前記フィルムを前記接触域から移動させる工程と、
ｆ）前記孔開きフィルムの上面に界面活性剤をコーティングする工程と、
ｇ）前記下面と上面が面接触している状態で前記孔開きフィルムをロールに巻取り、それにより少なくとも前記界面活性剤の一部をフィルムの上面からフィルムの下面に移す工程を有する方法。
【請求項２】
前記出発フィルムは、雄側と呼ばれる下面と雌側と呼ばれる上面とを有するようにエンボス処理される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記流体を向ける工程は、前記第２組のオリフィスから前記フィルムに流体を向ける前に、前記第１組のオリフィスから前記出発フィルムに流体を向ける工程を有する請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記孔開きフィルムをコーティングする工程は、水ベースの溶液の界面活性剤を塗布することにより行なわれる請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記界面活性剤は孔開きフィルムの上面に一様に塗布される請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
ａ）コロナ放電処理された雄側と呼ばれるコロナ放電処理された面と、コロナ放電処理されていない雌側と呼ばれる他方の面とを有するエンボス処理された出発フィルムを供給する工程と、
ｂ）三次元成形部材に前記エンボス処理された出発フィルムを、前記フィルムのコロナ放電処理された雄側が前記成形部材に面するように支持する工程と、
ｃ）前記フィルムに孔を形成するのに十分な圧力で柱状噴射の形で流体を前記フィルムの雌側に向ける工程と、
ｄ）前記孔開きフィルムを乾燥させる工程と、
ｅ）液状界面活性剤を前記孔開きフィルムの雌側に塗布する工程と、
ｆ）前記液状界面活性剤で濡れたままの前記孔開きフィルムを、前記雄側と雌側が面接触した状態でロールに巻取り、それにより前記界面活性剤の少なくとも一部分をフィルムの雌側からフィルムの雄側に移す工程を有する改良された流体分布特性を有する孔開きフィルムを製造する方法。
【請求項７】
ａ）雄側と呼ばれる面と雌側と呼ばれる他方の面とを有するエンボス処理された出発フィルムを供給する工程と、
ｂ）前記出発フィルムの雌側ではなく雄側にコロナ放電処理を行なう工程と、
ｃ）三次元成形部材に前記エンボス処理された出発フィルムを、前記フィルムのコロナ放電処理された雄側が前記成形部材に面するように支持する工程と、
ｄ）前記フィルムに孔を形成するのに十分な圧力で柱状噴射の形で流体を前記フィルムの雌側に向ける工程と、
ｅ）前記孔開きフィルムを乾燥させる工程と、
ｆ）液状界面活性剤を前記孔開きフィルムの片面に塗布する工程と、
ｇ）前記液状界面活性剤で濡れたままの前記孔開きフィルムをロールに巻取る工程を有する改良された流体分布特性を有する孔開きフィルムを製造する方法。
【請求項８】
前記界面活性剤は前記孔開きフィルムの雄側に直接塗布される請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記巻取り工程は前記界面活性剤の少なくとも一部分を前記孔開きフィルムの他方の面に移す工程を有する請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記界面活性剤は前記孔開きフィルムの雌側にコーティングすることによって塗布される請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記界面活性剤の少なくとも一部分を、前記孔開きフィルムをロールに巻取る際に、前記孔開きフィルムの雄側に移す工程を有する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
５０％より多くの前記界面活性剤が前記孔開きフィルムの雄側に移される請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記界面活性剤は、前記孔開きフィルムをロールに巻取る工程の後に前記フィルムの雄側と雌側の両方に塗布されている請求項７〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
５０％より多くの前記界面活性剤が前記雄側に分配される請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
７５％より多くの前記界面活性剤が前記雄側に分配される請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記孔開きフィルムに前記液状界面活性剤を塗布する工程は水ベースの溶液の界面活性剤を塗布することにより行なわれる請求項７〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記界面活性剤は、前記孔開きフィルムの片面に前記液状界面活性剤を塗布する工程で、前記孔開きフィルムのコロナ放電処理された面に一様に塗布される請求項７〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
伸張性熱可塑性高分子材料から孔開きフィルムを製造する方法であって、
ａ）前記伸張性熱可塑性高分子材料からなり上面とコロナ放電処理した下面を有する出発フィルムを供給する工程と、
ｂ）前記出発フィルムを支持するための支持領域と、流体を当てることによりフィルムがその内部に変形する凹み領域と、前記当てられた流体を裏当て部材から移動できる手段を備えた裏当て部材を供給する工程と、
ｃ）前記裏当て部材上の前記出発フィルムを、前記裏当て部材の支持領域と接触している前記フィルムの下面の複数部分と、前記裏当て部材に面していない前記フィルムの上面とで支持する工程と、
ｄ）第１組のオリフィスが各々、１０ミル（換算値は２５０μｍ）より大きな直径であり、そのオリフィスに供給される流体が５００psig（換算値は３．５ＭＰａ）未満の圧力があり前記出発フィルムに大きなサイズの孔を形成し、第２組のオリフィスが各々、１０ミル以下の直径であり、そのオリフィスに供給される流体が少なくとも５００psigの圧力があり前記出発フィルムに微小孔を形成し、それにより前記出発フィルムに大きなサイズの孔と微小孔を共に形成する、少なくとも２組のオリフィスから柱状流の形で流体を接触域にある前記出発フィルムの上面に向ける工程と、
ｅ）前記フィルムを前記接触域から移動させる工程と、
ｆ）前記孔開きフィルムの両面に界面活性剤をコーティングする工程を有する方法。
【請求項１９】
前記孔開きフィルムの片面に前記界面活性剤をコーティングし、前記孔開きフィルムは、前記下面と上面が面接触している状態でロールに巻取られ、それにより前記界面活性剤の少なくとも一部分がフィルムの片面からフィルムの他方の面に移され、前記孔開きフィルムの両面に前記界面活性剤をコーティングする工程が完成する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記コロナ放電された下面が、前記界面活性剤でコーティングされた前記孔開きフィルムの前記片面である請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記上面が、前記界面活性剤でコーティングされた前記孔開きフィルムの前記片面である請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
雄側と呼ばれる面と雌側と呼ばれる他方の面とを有するように前記出発フィルムはエンボス処理される請求項１８〜２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記孔開きフィルムに前記液状界面活性剤を塗布する工程は水ベースの溶液の界面活性剤を塗布することにより行なわれる請求項１８〜２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記界面活性剤は前記孔開きフィルムのコロナ放電処理された面に一様に塗布される請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
互いに反対側を向く主面を有する吸収コアと、前記主面の少なくとも１枚を覆う孔開きフィルムを有しており、前記孔開きフィルムは外側に面する体接触面と前記コアに向かって内側に面する反対面を有し、前記孔開きフィルムはエンボス処理された伸張性高分子材料の出発フィルムから作られ、前記出発フィルムは所定の厚さと雄側と呼ばれる面および雌側と呼ばれる他方の面とを有し、前記孔開きフィルムの内側に向いた面はコロナ放電処理がなされており、前記フィルムの両面はその面に界面活性剤を有し、前記孔開きフィルムは前記フィルムの厚さを通して延在する複数の孔を有し、前記複数の孔は第１群と第２群の孔を包含し、前記第１群の孔は前記第２群の孔のサイズより大きなサイズであり、前記第１群と第２群の孔は前記熱可塑性高分子材料から作られたフィブリルによって形成される吸収製品であって、
前記界面活性剤が前記孔開きフィルムの片面に塗布され、前記孔開きフィルムが前記コロナ放電処理された面とコロナ放電処理されていない面とが面接触している状態でロールに巻取られ、それにより少なくとも前記界面活性剤の一部が前記孔開きフィルムの前記片面から他方の面に移されている、吸収製品。
【請求項２６】
前記孔開きフィルムは、前記出発フィルムの所定の厚さより全体の厚さが厚い請求項２５に記載の吸収製品。
【請求項２７】
前記孔開きフィルムの前記内側に面する面は雄側であり、前記孔開きフィルムの前記雌側より界面活性剤が多い請求項２５または２６に記載の吸収製品。
【請求項２８】
互いに反対側を向く主面を有する吸収コアと、前記主面の少なくとも１枚を覆う孔開きフィルムを有しており、前記孔開きフィルムは外側に面する体接触面と前記コアに向かって内側に面する反対面を有し、前記孔開きフィルムは、エンボス処理され雄側と呼ばれる面と雌側と呼ばれる他方の面とを有する伸張性高分子材料の出発フィルムから作られ、前記孔開きフィルムの前記雌側は外側に面する体接触面であり、前記孔開きフィルムの前記雄側は、コロナ放電処理され前記コアに向かって内側に面しており、前記フィルムは界面活性剤を有し、前記フィルムの孔は前記熱可塑性高分子材料から作られたフィブリルによって形成される吸収製品であって、
前記界面活性剤が前記雄側と雌側のいずれか一方の面に塗布され、前記孔開きフィルムが前記雄側と雌側が面接触している状態でロールに巻取られ、それにより少なくとも前記界面活性剤の一部が雄側と雌側の前記一方の面から他方の面に移されている、吸収製品。
【請求項２９】
互いに反対側を向く主面を有する吸収コアと、前記主面の少なくとも１枚を覆う孔開きフィルムを有しており、前記孔開きフィルムは外側に面する体接触面と前記コアに向かって内側に面する反対面を有し、前記孔開きフィルムは、伸張性高分子材料の出発フィルムから作られ、前記出発フィルムは所定の厚さであり、前記孔開きフィルムの内側に面する面はコロナ放電処理がなされ、前記フィルムの両面に界面活性剤を有し、前記孔開きフィルムは前記フィルムの厚さを通して延在する複数の孔を有する吸収製品であって、
前記界面活性剤が前記孔開きフィルムの片面に塗布され、前記孔開きフィルムが前記コロナ放電処理された面とコロナ放電処理されていない面とが面接触している状態でロールに巻取られ、それにより少なくとも前記界面活性剤の一部が前記孔開きフィルムの前記片面から他方の面に移されている、吸収製品。
【請求項３０】
前記孔開きフィルムは、前記出発フィルムの所定の厚さより全体の厚さが厚い請求項２９に記載の吸収製品。
【請求項３１】
前記出発フィルムはエンボス処理され雄側と呼ばれる面と雌側と呼ばれる他方の面とを有し、前記雄側は内側に面している請求項２９または３０に記載の吸収製品。
【請求項３２】
コロナ処理された面とコロナ処理されていない面を有する熱可塑性高分子材料のエンボス処理された出発フィルムからなり、前記出発フィルムは両面に界面活性剤をコーティングしてあり、前記出発フィルムを曲げ、孔を形成するように前記出発フィルムはそのコロナ処理されていない面に柱状流体噴射を向けることによって孔を開けてあり、前記フィルムの前記孔は前記熱可塑性高分子材料から作られるフィブリルによって形成される孔開きフィルムであって、
前記界面活性剤が前記出発フィルムの片面に塗布され、前記出発フィルムが前記コロナ放電処理された面とコロナ放電処理されていない面とが面接触している状態でロールに巻取られ、それにより少なくとも前記界面活性剤の一部が前記孔開きフィルムの前記片面から他方の面に移されている、孔開きフィルム。
【請求項３３】
前記界面活性剤は前記出発フィルムの前記コロナ処理されていない面に塗布されてあり、前記出発フィルムは前記コロナ処理面とコロナ処理されていない面が面接触されている状態でロールに巻取られ、それにより前記界面活性剤の少なくとも一部分を、前記フィルムの前記コロナ処理されていない面から前記フィルムの前記コロナ処理された面に移した請求項３２に記載の孔開きフィルム。
【請求項３４】
少なくとも５０％の前記界面活性剤を前記フィルムの前記コロナ処理されていない面から前記コロナ処理された面に移した請求項３３に記載の孔開きフィルム。
【請求項３５】
少なくとも７５％の前記界面活性剤を前記フィルムの前記コロナ処理されていない面から前記コロナ処理された面に移した請求項３３に記載の孔開きフィルム。
【請求項３６】
前記孔開きフィルムの前記前記コロナ処理されていない面の接触角が９０度未満である請求項３２〜３５のいずれかに記載の孔開きフィルム。
【請求項３７】
前記孔開きフィルムの前記前記コロナ処理された面の接触角が４０度未満である請求項３２〜３６のいずれかに記載の孔開きフィルム。
【請求項３８】
前記孔開きフィルムの前記前記コロナ処理された面の接触角がゼロ度である請求項３２〜３６のいずれかに記載の孔開きフィルム。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
この発明は、吸収性物品用のカバー部材として主要な実用性を有する孔開きフィルム、およびそのような孔開きフィルムを製造する方法と装置に関する。
発明の背景
長年の間、使い捨ておむつ、生理用ナプキン、大人用失禁具、外傷用包帯などのように体からの排出物を受けるように適応した製品のカバー部材もしくは表面層として不織布を使用することが一般的になっている。そのような不織布はエアレイング（air-laying）、カーディング（carding）、スパンボンディング（spun bonding）などによって通常製造されており、また、機械的にあるいは流体の圧力を付加することにより結合または繊維のからみを形成することによってそのような不織布を後処理して強度と一体性を与えることが知られている。そのような不織布は疎水性材料から作られることが多いが、そのような不織布を界面活性剤で後処理して体の排出物の通りを促進することも知られている。そのような不織布は、通気性、ドレープ適性、やわらかさ、および心地よい手触りなどの望ましい特性を有するか、または有すると認識される。
不織布から作られた表面層に関連する欠点の１つは、その表面層を通して吸収コアに入るような尿、月経、外傷滲出液などのような液体が、特に加圧下で吸収コア内の液体がコアの貯蔵容量に近づいた時、表面層を通して逆流する傾向を有することである。この理由やその他の理由から、これまで吸収性物品の表面層として孔を開けたプラスチックフィルムを利用することが知られている。
以下のリストには発行された米国、外国特許および公開された特許出願におけるそのような孔開きフィルムの開示が含まれている。
米国特許第３，６３２，２６９号−Doviakら
米国特許第３，９２９，１３５号−Thompsonら
米国特許第４，３２４，２７６号−Mullance
米国特許第４，３５１，７８４号−Thomasら
米国特許第４，３８１，３２６号−kelly
米国特許第４，４５６，５７０号−Thomasら
米国特許第４，５３５，０２０号−Thomasら
米国特許第４，６９０，６７９号−Mattinglyら
米国特許第４，８３９，２１６号−Curroら
米国特許第４，９５０，２６４号−Osborn
米国特許第５，００９，６５３号−Osborn
米国特許第５，１１２，６９０号−Cohenら
米国特許第５，３４２，３３４号−Thompsonら
米国特許第５，３５２，２１７号−Curro
米国特許第５，３６８，９１０号−Langdon
米国特許第５，３６８，９２６号−Thompsonら
米国特許第５，３７６，４３９号−Hodgsonら
米国特許第５，３８２，２４５号−Thompsonら
米国特許第５，３８２，７０３号−Nohrら
米国特許第５，３８３，８７０号−Takaiら
米国特許第５，３８７，２０９号−yamamotoら
欧州特許０３０４６１７−Sudaら
欧州特許０４３２８８２Ａ２−Shipley
欧州特許０５９８２０４Ａ１−Garavagliaら
欧州特許０６２６１５８Ａ１−Colesら
欧州特許０６２６１５９Ａ１−Takiら
欧州特許０６４０３２８−Tanakaら
日本特許３−２８６７６２Ａ−Yamamotoら
ＷＯ９２／１８０７８Ａ１−Colbert
ＷＯ９３／１５７０１Ａ１−Turiら
ＷＯ９４／１８９２６Ａ１−Perry
ＷＯ９４／２２４０８Ａ１−Langdon
ＷＯ９４／２８８４６Ａ１−Steigerら
ＷＯ９５／０００９３Ａ２−Osbornら
そのような孔開きフィルムの幾つかは所定の目的を十分適度に果たしたが、その多くに実際には大きな欠点が認められた。例えば、そのような孔開きフィルムは流体を簡単に通すことができ、そのような流体の逆流を最小にすることができたとしても、その孔開きフィルムは、織物というよりもフィルムの外観、手触りを有する傾向がある。そのようなフィルム状特性は消費者には不評であり、そのため表面層として孔を開けたをフィルムを備えた吸収性製品は消費者の好評を広範囲には得ていない。
吸収性製品用の孔開きフィルム表面層への主な改良は、１９９１年８月１４日に出願された米国特許出願第07/744,744号（上記リストにある公報WO93/15701A1に対応）の一部継続出願として１９９３年１月１４日に出願された米国特許出願第08/004,744号の継続出願および分割出願として１９９５年４月５日に出願されたTuriらへ共に譲渡された同時係属米国特許出願第08/417,404号および第08/417,408号に開示されている。上記Turiらの出願では、孔開きフィルムと、不織布のような物理的特性を与えるフィルムを製造する方法と装置が開示されている。これは、伸張可能な熱可塑性高分子材料から作られたフィルムを裏当て部材の局在する支持領域で支持し、そのフィルムの上面に対して高圧で小径の柱状噴射の形で流体を向け、それにより支持されていないフィルム部分を支持領域間で下向きにしてその周囲に微小孔と繊維状要素（フィブリル）を形成してその孔開きフィルムに不織布のような外観、やわらかさ、手触りの物理的特性を与えることによって成し遂げられる。そのような孔開きフィルムは、先行技術の孔開きフィルムに対して著しく改良されているが、月経のような粘性流体を通すようにフィルムの性能を改良したり、フィルムの厚さ（ｚ−方向）を通して液体を浸透あるいは輸送するフィルムの性能を改良することによって孔開きフィルムをさらに改良し、そして吸収コア全体の吸収能をさらに効率的に利用できるように初めに湿潤した領域から離れた方向に（特にフィルムの下側、すなわち吸収コアに面するフィルム側でｘおよびｙ方向に）液体を浸透させることが望ましい。
生理用ナプキンの上面シートとして孔開きフィルムを使用する場合、クリーンードライ特性が非常に望まれる。このことは月経流体の流れを受けた後でも生理用ナプキンが使用者にクリーンでドライである必要があることを意味している。ナプキンカバー材料の孔特性と開口面積を含め、生理用ナプキンのクリーンードライ特性に影響を与える要因が多数ある。クリーンードライ特性に及ぼすフィルムの孔サイズと開口面積の影響には両立し得ないことがある。一方で、孔が大きいと吸収コアに流体をより早く送ることができる。他方で、孔があまりに大きいと吸収コアから上面シートを通して流体が戻り（この現象は「逆流」と呼ばれることがある）、装着者に接触する。さらに開口面積が大きいとナプキンの吸収コアの汚れが上面シートを通して見え、装着者にその製品がクリーンでないと思わせることになる。クリーン特性とドライ特性の両方を示すためには、上面シートは孔の大きさ（サイズ）と開口面積との組合せが慎重に釣り合っていなければならない。すなわち、月経流体の流れを迅速に受け、ナプキンの吸収コアにその流れを送ることができるように十分大きい一方で、下にある吸収コアの汚れをマスクして装着者に清潔感を与えることができるように十分小さいことである。
発明の要旨
本発明の１態様によれば、上記Turiらの特許出願に開示されたタイプの孔開きフィルムは、月経のような粘性流体がフィルムを通して容易に流れるように、大きな孔と十分な開口面積を備えたフィルムを提供することによって改良される。これらの改良された特性は、少なくとも２組のオリフィスから柱状流あるいは噴射の形態で流体の圧力をフィルムに向けることによってフィルムに与えられる。この場合、１組のオリフィスは径が１０ミルより大きく、そのオリフィスに供給される流体は約５００psig未満の比較的低圧であり、少なくとも１つの他の組のオリフィスは径が１０ミル以下で、そのオリフィスに供給される流体の圧力は比較的高圧の約５００psigより大である。本発明は、フィルムに向ける低圧オリフィスと高圧オリフィスからの流体の圧力の順序を選択的に変え、すなわち、先ず低圧でその後で高圧でとか、先ず高圧でその後で低圧でとか、あるいは他の組合せや変形で行なうことができる。
その孔は殆ど形とサイズがばらばらである。それらの孔は、等価液圧径（ＥＨＤ）や等価円径（ＥＣＤ）で表わせる様々な径の近似法によって測定される。得られた孔開きフィルムは、平均ＥＨＤが約７ミルから約３０ミルまで大きなサイズの孔と平均ＥＨＤが約１ミルから約７ミルまでの小さなサイズの孔とを合わせ持っている。そのような孔開きフィルムは開口面積が約３％から約１３％までの範囲内にある。
本発明の改良された孔開きフィルムは、上記Turiらの出願の図１７−１９に図示された裏当て部材上で好適に成形され、それにより、略平行な一連の谷を形成する略垂直に向いた側壁によって作られた略平行な一連のリッジを有するフィルムになる。したがって、そのフィルムは、上記大小サイズの孔を合わせ持った孔を開けたあるいは開口部分と、開いていない閉鎖部分が略平行に交互している。大小両方の孔は、流体圧をかけることによって裏当て部材に配置された支持領域間に伸張性材料を伸ばし引いた結果として作られ、フィルムが伸びると薄くなり最終的には破断（すなわち開口とフィブリル化）点まで達して上記孔を形成する。
Turiらの出願で開示した孔開きフィルムの場合のように、その孔は引かれたプラスチック材料の繊維状要素あるはミクロストリップの網状組織で囲まれている。そのように引かれた繊維状要素（フィブリル）は孔と協働して孔開きフィルムに不織布の特性と同様の特性を与える。その繊維状要素は長さが約０．００５インチ（０．０１３ｃｍ）から約０．０５インチ（０．１２７ｃｍ）までの範囲であり、幅が約０．００１インチ（０．００３ｃｍ）から約０．０３５インチ（０．０８９ｃｍ）までの範囲であり、厚さが約０．０００２５インチ（０．０００６ｃｍ）から約０．００２インチ（０．００５ｃｍ）までの範囲である。
本発明によれば、上記Turiらの出願で開示したタイプと、共通に譲渡され同時出願された、タイトルが「改良された孔開きフィルムを製造する方法、得られた孔開きフィルムおよび得られた孔開きフィルムを取り入れた吸収製品」の米国特許出願第          号に開示され請求された改良タイプの孔開きフィルムを変形するもので、フィルムの成形時に、支持部材の凹んだ部分にフィルムを下向きに曲げることによって伸ばされたフィルムの各領域に改良した流体分布特性を与えるようにしたものである。
本発明によれば、孔開きフィルムは、観察できるカップ状凹みの付いた雌側と、雌側より滑らかで観察できる突起の付いた雄側を備えた、予めエンボス処理した出発フィルムから作られる。フィルムの片面はコロナ放電処理がなされ、その処理面は裏当て部材の支持領域に向けて配置されるのが好ましい。上記共通に譲渡され、同時出願された米国特許出願第          号の教示による孔開けに続いて、本発明の１実施形態ではコロナ処理がフィルムの雄側になされ、コロナ処理された面を成形部材の支持領域に向けて配置する。水をベースにした溶液の表面活性剤、すなわち界面活性剤は、フィルムの雌側に塗布され、界面活性剤がフィルムの雌側からその雄側に移動するようにフィルムを巻取る。本発明の他の実施形態によれば、コロナ処理されたフィルムの雄側は成形部材の支持領域に向けて配置され、孔開けに続いて界面活性剤はその孔開きフィルムの雄側に直接塗布される。上記両方の実施形態では得られたフィルムは、コロナ処理面を関連した吸収製品の吸収コアに向けて使用される。コロナ処理したフィルムの雄側に多量の界面活性剤を塗布してフィルムを通るｚ方向の液体の流れを増大させ、フィルム下側のｘ−ｙ方向の液体の流れを増大させる勾配を与えることが好ましい。
これらの実施形態は製造が効率的であるばかりでなく、流体分布特性が改善されたフィルムも得られる。この点から、得られたフィルムは流体を、吸収コアに隣接する側のフィルムのｘ−ｙ方向に分散させる吸上げ機構も与え、それにより吸収コアがさらに効果的に使用される。
本発明による伸張性熱可塑性高分子材料から孔開きフィルムを製造する方法は、上面とコロナ放電処理された下面を備えた伸張性熱可塑性高分子材料からなるエンボス処理された出発フィルムを供給する工程を有する。この方法はさらに、出発材料を支持するために配置した支持領域と、流体を当てることによってフィルムを変形できる凹み領域と、当てた流体を遠くへ移動させるための手段を有する裏当て部材を供給する工程を有する。
出発フィルムは、裏当て部材の支持領域と接触しているフィルムの下面部分で裏当て部材に支持されており、フィルムの上面が裏当て部材から離れて面している。この方法はさらに、接触領域、すなわちフィルムに流体流による圧力をかける領域にある出発フィルムの上面に、少なくとも２組のオリフィスから柱状流の流体を向ける工程を有する。第１組のオリフィスは各々が１０ミルより大径であり、そのオリフィスに供給される流体は５００psig未満の圧力であり、出発フィルムに大きなサイズの孔を作る。第２組のオリフィスは各々が１０ミル以下の径であり、そのオリフィスに供給される流体は少なくとも５００psigの圧力であり、出発フィルムに微小孔（ミクロホール）を作り、それによって大きなサイズの孔と微小孔が共に出発フィルムに形成される。
本発明はさらに、接触領域からフィルムを移動し、孔開きフィルムの上面に界面活性剤をコーティングし、フィルム下面と上面が面接触している状態で、孔開きフィルムをロールに巻取る工程を有する。この面接触により界面活性剤の少なくとも一部がフィルムの上面からフィルムの下面に移る。
本発明の他の特徴と利点は以下の詳細な説明、添付図面および添付請求の範囲から容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明による孔開きフィルムを製造するための製造ラインの側面図である。
図２は本発明の孔開きフィルムを製造するための装置の巻出しセクションを拡大スケールで示した側面図である。
図３は本発明の孔開きフィルムを製造するために使用した装置の孔開けセクションの拡大側面図である。
図４は本発明の孔開きフィルムを製造するために使用した装置の脱水セクションの拡大側面図である。
図５は本発明の孔開きフィルムを製造するために使用した装置の乾燥セクションの拡大側面図である。
図６は本発明の孔開きフィルムを製造するために使用した装置のスリッター／巻直し機の拡大側面図である。
図７Ａは本発明の孔開きフィルムの１枚を製造するために装置で使用したオリフィスストリップの概略図である。
図７Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは本発明の孔開きフィルムを製造するために装置で使用できるオリフィスパターンの拡大図である。
図８は本発明による加工のために裏当て部材に配置された出発フィルムの分解斜視図である。
図９は図８の下部に示される裏当て部材の上面図である。
図１０は図９の線１０−１０に沿って切った拡大断面図である。
図１１Ａ−Ｄは本発明による孔を形成するために出発フィルムを引く連続段階を示す図１０と同様の図である。
図１２は７．５倍の倍率で形成した孔開きフィルムの上面写真である。
図１３は図１２の孔開きフィルムの端面写真である。
図１４は図１３の孔開きフィルムの１５倍の倍率の端部立面写真である。
図１５は孔を開けた他のフィルムの７．５倍の倍率の上面写真である。
図１６は図１５の孔開きフィルムの端部立面写真である。
図１７は図１５の孔開きフィルムの１５倍の倍率の端部立面写真である。
図１８ＡおよびＢは、関連する成形部材に向けたフィルムの雄側を備えたエンボス処理出発フィルムから本発明により形成された孔開きフィルムの１０倍の倍率でとった写真であり、図１８Ａは水噴射を向けたフィルム面であり、図１８Ｂは関連する成形部材に面して配置されたフィルム面である。
図１９は本発明による孔開きフィルムを製造するためのプロセスの様々な工程（ステップ）を示すブロック図である。
図２０は本発明による孔開きフィルムを包含する生理用ナプキンの斜視図である。
図２１は図２０の線２１−２１に沿って切った断面図である。
図２２は、各々が複数のオリフィスを有し、その全てのオリフィスの径が５ミルの３つのオリフィスストリップを使用し、そのオリフィスストリップが図７Ａに示されている装置で、８７５psigで製造した孔開きフィルムのサンプルの孔サイズ分布を示すグラフである。
図２３は、各々径が２０ミルの複数のオリフィスを有し、そのオリフィスが図７Ｃに示されている１つのオリフィスストリップを有する装置で製造した孔開きフィルムのサンプルの孔サイズ分布を示すグラフである。
図２４は、全ての径が２０ミルの複数のオリフィスを有する第１オリフィスストリップ（図７Ｃに図示）と、全ての径が５ミルの複数のオリフィスを有しており、第１ストリップから下流の第２オリフィスストリップ（図７Ａに図示）を備えた装置で製造した孔開きフィルムのサンプルの孔サイズ分布を示すグラフである。
図２５は本発明により製造した孔開きフィルムのサンプルの孔サイズ分布を示すグラフである。
図２６は、オリフィスストリップを備えたオリフィスの間隔を変えて比較した結果を示すグラフである。
好ましい実施形態の説明
本発明は様々な形態での実施形態が可能であるが、本開示は本発明の典型例として考えられるべきであり、本発明を例示した特定の実施形態に限定するように意図していないことを理解したうえで、図面を記載し、現在の好ましい実施形態を以下に説明する。
ここで図面を参照する。図１は本発明の教示による孔開きフィルムを製造するのに使用される製造ラインの一つの実施態様の概略側面図である。矢印で示すように、プロセスフローは図１の右から左に進行する。図１に示すように、この製造ラインは５つの大きなステーション、すなわち、フィルム巻出しステーション３０、孔開けステーション４０、脱水ステーション５０、乾燥ステーション６０、およびスリッティング／巻直し／界面活性剤塗布ステーション７０がある。
図２に示すように、フィルム巻出しステーションでは、出発フィルム材料３３の２個のロール３１はフレームＦに取付けられている。ロール３１からのフィルムはガイドローラー上に、それから自動（閉鎖ループ）張力制御装置を有するフェスツーン３２内に供給される。例えば、１インチにつき０．１ないし１ポンドの適切な張力がかかったフィルム３３はフェスツーンから出て、孔開けステーションに進む。
異なった出発フィルム材料の多くが本発明で適切に使用できるが、好ましい材料の一つがExxon Chemicalから製品名称EMB-631で市販されているポリエチレンフィルムである。このフィルムはエンボス処理され白色顔料塗布のポリエチレンフィルムである。このポリエチレン部材は、４０重量％低密度ポリエチレンと６０重量％線状低密度ポリエチレンのブレンド（配合物）からなる。このフィルムは６．５重量％の酸化チタンが含まれている。
出発フィルムは１インチにつき１６５行の菱形模様でエンボス処理され、雄側と称するフィルムの片面には、連続的に相互結合した溝模様で分けられた複数の不連続な観察可能な突起を作る。出発フィルムの雌側と称するエンボス処理した他方の片面は、連続的に相互結合したリブ模様で分けられた複数の観察可能なカップ状の凹みを有する。このフィルムの雌側のカップ状凹みはフィルムの雄側の突起にそれぞれ位置が対応している。出発フィルムは片面、好ましくは雄側でコロナ放電を用いて静電処理される。フィルムはASTMテストＤ−８８２を使用して測定されるように縦方向で１７５０グラムの極限引張り強さ（破断時、５００％の伸び）、および横方向で１３００グラムの極限引張り強さ（破断時、６５０％の伸び）を有する。
本発明のフィルムを製造するプロセスは、同時係属出願第08/417,404号に開示されたバッチ式プロセスおよび連続式プロセスと略同様のバッチ式プロセスか連続式プロセスとすることができる。好ましい実施形態はこの明細書にさらに説明するように連続式装置である。
図３を参照すると、巻出しステーションからのフィルム３３が図の右側から孔開けステーション４０に入るのが示されている。孔開けステーション４０はフレームＦ１に回転可能に取付けられたハニカムタイプの支持ドラム４１を備える。支持ドラム４１はドラムの外周面に取付けられ後に詳細に説明される三次元裏当てあるいは成形部材を有する。４つの水噴射マニホールド４２もフレームＦ１に支持され、各マニホールド４２に１つの４つの吸引スロットは、後に詳細にまた説明するように支持ドラムの内側に設けられている。その吸引スロットはドラム内に取付けられ、ドラムの外側に配置された水噴射マニホールドと一列配置となっている。水噴射マニホールドは各々、所定の大きさと間隔を有する複数のオリフィスを備えた金属ストリップを備える。なおこの金属ストリップは以後、オリフィスストリップと称する場合がある。オリフィスストリップの特殊な例を後にさらに詳細に説明する。所定のマニホールド４２は１つ以上のオリフィスストリップを備えることができる。そのオリフィスサイズは各ストリップに対し一定ままであるのが好ましい。しかしながら、オリフィスサイズは所定のストリップに対しては変えることができる。オリフィスストリップの下面と孔開け用ドラムの裏当て部材の外面の間の距離は、０．５インチと１．０インチの間の範囲にあるのが好ましい。
加圧下の温水をマニホールド４２までポンプで送り、加圧された温水は柱状水噴射の形態でオリフィスストリップの複数のオリフィスから出る。各マニホールド４２の温水圧力は個別に制御することができる。入り込むフィルム３３はガイドローラー４３で、次に支持ドラム４１に取付けられた三次元成形部材の外周で、その成形部材にフィルムの雄側が配置されている状態で一定方向に向けられる。オリフィスストリップから出る柱状の水流はフィルムに当たり、フィルムを、支持ドラムに取付けた裏当て部材の凹み領域内に下向きに曲げ、それによりフィルムを伸ばし破断させて多くの不規則なサイズの孔を形成する。今孔開きフィルム４４は孔開けステーションの左側から出て脱水セクション５０に進む。
図４に示すように脱水セクション５０では、２つの脱水ドラム５１がフレームＦ３に回転可能に取付けられている。ドラム５１はハニカム配置であり、各々のドラムには、そのドラムに関連し７インチＨｇまで真空に引くことができる２つの真空スロットがある。１２のエアナイフ５２が設けられ、６つのエアナイフが各ドラム５１に設けられている。脱水ドラム５１に関連する吸引スロットはドラムの内側に配置され、一方、エアナイフ５２はドラム５１の外側に配置される。余分な水はエアナイフ５２からの高速エアを当てドラム５１の吸引スロットによる吸引によって孔開きフィルムから除去される。エアナイフ５２は約１５０°−１８０°Ｆのエア温度範囲で作動する。１２のエアナイフ５２を通る全体のエア流量（風量）は孔開きフィルム幅の直線１フィートにつき毎分約１，０００ないし２，０００立方フィートにある。脱水されたフィルム５３は脱水ステーション５０の左側から出て、乾燥セクションに進む。
図５を参照すると、エア乾燥ステーション６０が、フレームＦ４に取付けた２つの真空ドラム６１を備えるように示されている。各ドラム６１はドラム周囲３００°の弧を有する吸引スロットがある。１２のエアナイフ６２が各真空ドラム６１の外側に配置され、エアナイフ６２は約１５０°−１８０°Ｆのエア温度範囲で作動する。全４０のエアナイフ６２を合わせたエア流量は、孔開きフィルム幅の直線１フィートにつき約５，０００と約７，０００cfmの間にある。ドラム６１の真空により生じた圧力低下はフィルムに対し測定された約２インチの水である。乾燥したフィルム６３は乾燥セクションの左側から出てスリッター／巻直しセクション７０に進む。
ここで図６を参照する。乾燥セクションからのフィルム６３はスリッター／巻直しセクション７０の右側に入る。間を空けて切り目を付けて離すタイプのスリットナイフからなるスリッター７１は、乾燥した孔開きフィルムを所定の幅に切る。次にその乾燥しスリットされ孔開きフィルムを、例えばTween２０の適切な界面活性剤を接触コーティングでフィルムに塗布する界面活性剤アプリケーターに進む。界面活性剤は約４８．８±１．５％界面活性剤からなる水溶液で供給されるのが好ましい。本発明の具体的な実施形態では界面活性剤ローラーコーティング速度は毎分１５±３インチである。界面活性剤はフィルムの雌側に塗布されるのが好ましい。また界面活性剤はフィルムの雄側にも、またフィルムの両側にも塗布することができる。上記パラメーターは結果として０．２５ｍｇ／平方インチ±０．０７の界面活性剤溶液含浸量になる。その界面活性剤を塗布したスリットされ孔開きフィルムは、まだ濡れているが、フレームＦ５に取付けられその孔開きフィルムをロールに巻取る中心駆動巻直しユニット７３に進む。
フィルムをロールに巻取ると、フィルムの雄側と雌側は互いに接触する。片側の界面活性剤はフィルムをロールに巻取った時もまだ濡れており、界面活性剤は幾分、塗布されていないフィルムの他方の側に移動する。界面活性剤がフィルムのコロナ処理された面に初めに塗布されると（界面活性剤は非コロナ処理（コロナ処理されていない）面に直接塗布されない）、塗布された約２５％以下の界面活性剤は、フィルムをロールに巻取った時にコロナ処理がなされていないフィルム面に移動する。従って、界面活性剤が初めにどちら側に塗布されるかにかかわらず、フィルムがロールに巻取られると、片面から他の面に界面活性剤の移動が起こり、界面活性剤はコロナ処理面と非コロナ処理面との間で、コロナ処理面が界面活性剤を約６５−７５％以上保有し、非コロナ処理面が界面活性剤を約２５−３５％以下保有するように分配される。得られた孔開きフィルム材料はコロナ処理面と非コロナ処理面との間で湿潤性勾配を有する。
雄側コロナ処理を用いた（孔を開けていない）Exxon ＥＭＢ−６３１フィルムでの蒸留水接触角をテストしたら界面活性剤を雄側に初めに塗布した時、雌側で７８度の接触角となり、界面活性剤を雌側に初めに塗布した時、７６度の接触角となった。両方の場合、界面活性剤を孔開きフィルムに塗布する方法で界面活性剤を塗布し、それから界面活性剤溶液を塗布した後、フィルムがまだ濡れているままでフィルムを巻き取った。界面活性剤溶液を初めに塗布したフィルム片側からその反対側にその溶液が移動することは前に述べた通りであった（すなわち約６５−７５％の界面活性剤がコロナ処理面に保有された）。雄側で測定された接触角は両方の場合、ゼロ度（０°）であった。界面活性剤を塗布しなかった場合、接触角は雌側で１０２度、雄側で７２度であった。以下の表９を参照のこと。
接触角は表面の湿潤性の表示である（小さな接触角は高度の湿潤性を示す）ため、非コロナ処理面からコロナ処理面までの接触角の勾配は前にも説明したように孔開きフィルム材料の湿潤性を上げて液体を非コロナ処理面からコロナ処理面に引き寄せると思われる。さらに、本発明の吸収製品では、吸収製品（生理用ナプキンなど）の吸収コアに略面する側であるコロナ処理面でゼロ度（０°）まで接触角が低下することは、吸収コアに面するフィルム面に沿ってｘ−ｙ方向に流体を分散させるための吸上げ作用を容易にすると思われる。
先行技術の孔開きフィルムでは、吸収製品の使用者の皮膚に面するフィルムの面だけに界面活性剤を塗布するのことが望ましいものであった。フィルムの体に面する面に界面活性剤を塗布するとフィルムの体に面する面に液体を分散するのが容易になり、それによりフィルムを通して吸収コア内への吸収が増える。さらに、フィルムの体に面する面に界面活性剤を塗布すると使用者に対する感触がよくなる。孔開きフィルムの体に面する面と吸収コアに面する面の両方に界面活性剤を分配する上記方法により処理されたフィルムは、これまで望ましいものとは考えられていなかった。そこで本発明のフィルムは孔開きフィルムが体側から吸収材側へ引き寄せる性能に関して驚くべき思いがけない結果をもたらすことがわかった。以下の表１１−表１４に関する説明を参照のこと。
図７Ａ−７Ｅを参照すると、柱状水噴射が複数のオリフィスを有する１つ以上のオリフィスストリップから放出される。オリフィスは先駆物質金属ストリップを孔開けすることにより作り円筒状孔を作るのが好ましい。しかしながら、様々な形の孔を使用できることが考えられる。
図７Ａは、各々がそれぞれ小さな断面を有する柱状水噴射を行ない、フィルムに微小孔（ミクロホール）を形成するためのオリフィスストリップ８０を示している。マニホールドのオリフィスストリップ８２は直径が５ミル（０．００５インチ）であり、０．０２０インチの間隔がある。このマニホールドストリップは日本の神戸にある日本ノズル社から入手できる。
図７Ｂ−７Ｅは、各々がそれぞれ大きな断面を有する柱状水噴射を行ないフィルムに大きなサイズの孔を形成するためのオリフィスストリップを示している。図７Ｂは中央接線の反対側に離れているオリフィス８４’、８６’の２列８４、８６からなるオリフィスストリップを示す。各々の列のオリフィスは直径が１５ミル（０．０１５インチ）で、中心から中心まで０．０２２インチの間隔がある。上の列のオリフィスの間隔は下の列のオリフィスの間隔から０．０１１インチずらしてある。ストリップは１インチにつき９０．９個のオリフィスがある。
図７Ｃは中央接線の反対側に離れているオリフィス８８’、９０’の２列８８、９０からなるオリフィスストリップを示す。各々の列のオリフィスは直径が２０ミル（０．０２０インチ）で、０．０３２インチの間隔がある。上の列のオリフィスの間隔は下の列のオリフィスの間隔から０．０１６インチずらしてある。ストリップは１インチにつき６２．５個のオリフィスがある。
図７Ｄは中央接線の反対側に離れているオリフィス９２’、９４’の２列９２、９４からなるオリフィスストリップを示す。各々の列のオリフィスは直径が２５ミル（０．０２５インチ）で、０．０３８インチの間隔がある。上の列のオリフィスの間隔は下の列のオリフィスの間隔から０．０１９インチずらしてある。ストリップは１インチにつき５２．６個のオリフィスがある。
図７Ｅは、各々がそれぞれ大きな断面を有する柱状水噴射を行ないフィルムに大きなサイズの孔を形成するためのオリフィスストリップを示す。そのオリフィスは各々直径が０．０２５インチであり、中心から中心まで０．０８３インチの間隔がある。図７Ｅに示したオリフィスストリップは、本発明によるフィルムを形成するには相応しいが、図７Ｂ−７Ｄに示したようなオリフィスストリップを使用することが、微小孔を形成することができるそれぞれ小さなオリフィスのオリフィスストリップを１個以上組み合わせて使用できるため現在では好ましい。
小さなオリフィス（図７Ａ参照）は直径が１０ミル未満であることが好ましい。大きなオリフィス（図７Ｂ−７Ｅ参照）は直径が１０ミルより大であることが好ましい。
本発明の孔開きフィルムを製造する装置は、同時係属出願第０８／４１７，４０４号に詳細に記載されている。本発明のフィルムを製造する装置は、図７Ｂ−７Ｅを参照して説明したようにオリフィスストリップの第２組を備えた他の特徴を伴っている。小オリフィスに分配される水圧は、通常、５００psigより大、好ましくは５００−１６００psigのオーダー以上である。大オリフィスに分配される水圧は、通常、５００psigより小、好ましくは１２５−２００psigのオーダーである。
好ましい実施形態では孔開け装置は、ハニカムタイプ支持ドラム、三次元成形部材、幾らかの水噴射マニホールドおよびそのドラム内とドラムの円周の一部に沿って配置された対応する吸引スロットからなっている。その成形部材は図８−１０に示したようにハニカム支持ドラム上に取付けられている彫刻スリーブである。吸引スロットはドラム内に取付けられ、ドラムの外側に配置された水噴射マニホールドと列をなしている。各水噴射マニホールドは複数のオリフィスを有する金属ストリップを備える。所定のマニホールではオリフィスサイズはストリップ全体を通して一定のままである。オリフィスストリップと彫刻スリーブの表面との間の距離は０．５ないし１インチが好ましい。水噴射マニホールドは熱湯でのポンプ作用によって加圧される。加圧水はオリフィスストリップ内の一連のオリフィスから出て、略柱状の水（湯）噴射となる。フィルムに当たる柱状湯噴射エネルギーによりフィルムが彫刻スリーブの表面に倣い、フィルムを伸ばし破断して非常に多くの不規則なサイズの孔になる。各マニホールドに供給される水の圧力と温度は個別に制御することができる。このプロセスのパラメーターは以下の通りである。
ラインの速度（ヤード／分）：５０−２００
水温：１５５°−１６５°Ｆ
使用したマニホールドの最大数：３
マニホールドストリップとスリーブ表面間の距離：０．５インチ−１インチ
低圧マニホールド：
マニホールド数：１
オリフィスサイズ範囲（インチ）：０．０１４５ないし０．０３０
圧力（psig）：１５０±２５
水量：８．０±２．０ガロン毎分、オリフィスストリップ１インチにつき（gpm/インチ）
吸引スロット真空（Ｈｇインチ）：５．０±２．０（-１７±１０．２kPa）
高圧マニホールド：
マニホールド数：最大２
オリフィスサイズ範囲（インチ）：０．００５ないし０．００７
圧力（psig）：１，１５０±３５０
水量：０．９±０．２２ガロン毎分、オリフィスストリップ１インチにつき吸引スロット真空（Ｈｇインチ）：５±３（-１７±１０．２kPa）
マニホールド使用シーケンス：
加圧水噴射マニホールドとそれに関連したオリフィスストリップは、ドラムに巻かれたフィルムが連続的に走行する方向に対して様々なシーケンスで配置することができる。次の５種類のシーケンスは何れもフィルムの孔開けに使用することができる。
１．低圧、高圧
２．低圧、高圧、高圧
３．高圧、低圧
４．高圧、低圧、高圧
５．高圧、高圧、低圧
図８−図１０を参照する。成形部材は、そのベース（底面）から立ち上がる複数の半径方向に延びる支持要素を有する三次元表面である。これらの支持要素は同時係属特許出願第０８／４１７，４０４号に開示された対応要素と略同じである。
図８は裏当て部材１０２に支持される出発フィルム１００の分解斜視図である。出発フィルムはエンボス処理してあってもしてなくてもよい。また出発フィルム１００の一部１０４は、図８の上部に示したようにエンボス１０６とエンボスのない領域１０８を備える。
裏当て部材１０２は上面１１０ａと下面１１０ｂを有するベース部分１１０を備える。裏当て部材１０２はさらに、上面１１０ａから下面１１０ｂまでのベースの厚みを貫通する複数の孔１１２を有する。後にわかるように、孔１１２は、本発明による孔開きフィルムの製造時に、水を除去するために設けられる。裏当て部材１０２も複数の半径方向に延びる支持要素１１４を備える。これらの支持要素は部分１１０の上面１１０ａの面に一致するベース１１６と１対の傾斜側壁１１８、１２０（図９と１０で最もよくわかる）を備える。側壁１１８、１２０はベース１１６から外側に延在してランド部分あるいはリッジ１２２で交わる。支持要素１１４は平行に並んでおり、互いに等距離間隔である。それらの支持要素１１４は裏当て部材の側面に平行でも、垂直でもまたいかなる角度であってもよい。図８と９に示すように、これらの支持要素１１４は、平面で見た場合、配置が通常は正弦状あるいは波状である。支持要素は他の配置、例えば直線、ジグザグなどの配置で設けることができる。成形領域の詳細な説明は同時継続特許出願第０８／４１７，４０４号に開示されている。
図１１Ａ−Ｄを参照すると、本発明の教示により出発フィルム１２４を引いて孔を開ける工程（過程）が示されている。図１１Ａを参照すると、出発フィルム１２４は初め裏当て部材に横たえてある。図１１Ｂを参照するとフィルム１２４柱状水噴射によって変形し、下向きに一部引かれ（すなわち伸び）支持要素間のスペースに入り込む。図１１Ｃを参照すると、フィルム１２４が引かれるにつれそのフィルムはより薄くなる。図１１Ｄを参照する。フィルムがさらに引かれ、さらに薄くなるとフィルムは破れて開き、孔を形成し始める。このプロセスは、フィルム材料の微細ストリップあるいはフィブリルで囲まれた微小孔の形成が説明されている同時継続特許出願第０８／４１７，４０４号にさらに詳細に説明してある。
成形部材の垂直要素により本発明のフィルムは、このプロセスを離れると同時に膨らむ（すなわち孔を開けていない前駆フィルムの元の厚さに対しｚ方向にかなりの寸法が与えられる）。幾つかの先行技術プロセスではｚ方向の膨らみを個別のエンボス処理工程（例えば米国特許第４，６０９，５１８号を参照のこと）で達成しなければならない。膨らんだ上面シートは装着者と吸収層の間の接触を制限し、それによってそのシートを組入れた製品の乾燥感を上げる。
本明細書で開示したフィルムと吸収性製品と方法では、フィルムの孔は微小孔（ミクロホール）と大きなサイズの孔の両方があり、また大きなサイズの孔だけでもよい。微小孔は、前に説明したオリフィスストリップの小さなオリフィスから出る柱状水噴射を向けてフィルム材料を引くことにより主に作られると思われる。フィルム材料を引くことにより同様に作られる大きなサイズの孔は、前に説明したオリフィスストリップの小さなオリフィスよりは大きなオリフィスから出る柱状水噴射を向けることにより主に作られると思われる。
結果として得られた孔開きフィルムには、平均ＥＨＤが約７ミルから約３０ミルまでの大きなサイズの孔と、平均ＥＨＤが約１ミルから約７ミルまでのミクロサイズの孔とも呼ばれる小さなサイズの孔が組合わせてある。そのような孔開きフィルムには約３％から約１３％までの範囲の開口面積ができている。直径が約１０ミルから２５ミルまでの範囲のオリフィスを有するオリフィスストリップを使えば、平均ＥＨＤが約７ミルないし約１７ミルのフィルムの孔を作ることができることがわかった。微小孔と大きなサイズの孔を囲み形成するフィブリルは同時係属出願第０８／４１７，４０４号に詳細に説明されている。フィブリルは長さが約０．００５インチ（０．０１３ｃｍ）から約０．０５インチ（０．１２７ｃｍ）までの範囲にあり、幅が約０．００１インチ（０．００３ｃｍ）から約０．０３５インチ（０．０８９ｃｍ）までの範囲にあり、厚さは約０．０００２５インチ（０．００６ｃｍ）から約０．００２インチ（０．００５ｃｍ）までの範囲にある。図１２−図１８の写真は孔開きフィルムの微小孔と大きなサイズの孔の組合せを示す。
上記寸法を有する大きなサイズの孔と微小孔の組合せにより生理用ナプキンの上面シートとしてフィルムを使用すればそのフィルムのクリーン特性とドライ特性が改良される。得られた開口面積は３ないし１３％の範囲内にある。微小孔のみを有する先行技術フィルム（同時係属出願第０８／４１７，４０４号を参照のこと）では、５ミル径の柱状水噴射を使用すると得られた孔開きフィルムは、平均ＥＨＤが３ミルの微小孔で開口面積が約３％である。本発明により微小孔と組合わせた大きなサイズの孔を有する孔開きフィルムの孔サイズと開口面積を大きくすると、有利なバランス、すなわち月経流体の流れを素早く受け、ナプキンの吸収コアにその流れを送るのに十分大きな孔であるが、吸収パッドの汚れを覆って消費者に清潔感を与えるのに十分小さな孔であるようなバランスに当たるように、孔サイズと開口面積のレベルが改良される。従って、本発明の孔開きフィルムで製造した本発明の吸収製品によりクリーン特性とドライ特性が非常に改良される。
本発明の好ましい実施形態では、出発フィルムに大径の低圧柱状水噴射と小径の高圧柱状水噴射で孔を開ける。この高圧と低圧両方での水噴射の組合せによって、小径高圧水噴射だけで製造したフィルムより大きな孔で大きな開口面積ができる。この実施形態で製造されたフィルムはまた、使用者に大径低圧水噴射でのみ製造したフィルムより軟らかく感じる。
図１９は本発明の新規な孔開きフィルムを製造するためのプロセスでの幾つかのステップ（工程）を示すブロック図である。このプロセスの第１ステップは熱可塑性高分子材料からなる１枚の薄い伸張性フィルムを裏当てあるいは支持部材に配置することである（ボックス１）。伸張性フィルムを上に載せた支持部材を高圧流体噴射ノズル下方に通す（ボックス２）。好ましい流体は水である。水を支持部材から好ましくは真空を使用して送る（ボックス３）。フィルムを脱水するが、この目的には吸引が好ましい（ボックス４）。脱水された孔開きフィルムを支持部材から除去する（ボックス５）。残留した水を、孔開きフィルムから例えばそれにエア流を当てて除去する（ボックス６）。次に孔開きフィルムに界面活性剤を塗布する（ボックス７）。次に孔開きフィルムを巻上げて、それ自体としてあるいは生理用ナプキン、使い捨ておむつあるいは外傷用包帯などの他の製品の構造用部材としての使用を待つ（ボックス８）。
図２０と２１を参照すると、木材パルプ繊維からなる吸収コア１３２、薄い流体不浸透性バリヤーフィルム１３４および本発明の孔を開けた何枚かのフィルムでできるカバー材料１３６を包含する生理用ナプキンが示されている。カバーフィルム材料は本明細書で図示し説明した構造をとっているのが好ましい。例えば薄いポリエチレンフィルムからなるバリヤーフィルム１３４は吸収コア１３２の下面に接触し、吸収コアの両縦側に伸び出している。カバー（被覆）材料１３６は図２１に示したように吸収コア１３２の長さよりいくらか長く、吸収コアとバリヤーフィルム周囲を包んでいる。被覆材料１３６の縦エッジは通常方法でナプキンーの下面で重なり合いシールされる。図示の実施形態では被覆材料は生理用ナプキンの両端１３８、１４０でそれ自体にシールがなされている。図２１に示したように生理用ナプキン１３０はそのナプキンを使用者の下着に接着させるための接着剤１４２の層を有する。接着剤１４２は使用前に取外しできる剥離ストリップ１４４で保護される。
実施例１
本発明による孔開きフィルムの一実施形態では、出発材料はEMB-631の名称でExxon Chemicalにより供給された厚さ０．９５ミルのエンボス処理フィルムである。このフィルムの雄側をコロナ放電処理する。そのフィルムをTuriらによる同時係属出願第08/417,404号と08/417,408号に記載したように支持ドラムに取付けられる、図８−図１０に示した成形部材に、フィルムのコロナ処理された雄側をその成形部材に向けて配置する。柱状水流をフィルムに向けるための２つのマニホールドを使用した。第１、すなわち上流のマニホールドは図７Ｄに示したオリフィス配置を有する。すなわち、各々のオリフィスの径が０．０２５インチであるオリフィス９２’，９４’の２つのずれた列９２，９４がある。このオリフィスは中心から中心までが０．０３８インチの距離だけ離れ、全体では１インチにつき５２．６個の孔となっている。第２、すなわち下流のマニホールドは図７Ａに示したオリフィス配置を有する。すなわち、各々のオリフィスの径が０．００５インチである１列のオリフィスがある。このオリフィスは中心から中心まで０．０２０インチ離れている。全体では１インチにつき５０個のオリフィスがある。１６５°Ｆの温度の湯を第１マニホールドに１６５psigの圧力でそして第２マニホールドに１４００psigの圧力で供給する。そのフィルムをマニホールド下方に毎分４３５フィートの速度で通す。ドラム内の吸引圧力は水がマイナス５０インチである。フィルムを図４に示した装置で脱水し、図５に示した装置で乾燥する。乾燥に続いてフィルムの雌側をTween-20の４８．８％水溶液で接触コーティングして０．２５ｍｇ／平方インチの溶液含浸量にした。次にフィルムを巻取り界面活性剤を雌側からコロナ処理された雄側に移動させる。界面活性剤溶液が乾燥した後、フィルムは正味の界面活性剤の含浸量（フィルムの全面で）が０．１２ｍｇ／平方インチである。得られた孔開きフィルムは通気度が、水０．５インチの差圧（△Ｐ）で１平方フィートにつき毎分約３２５立方フィートである。個のフィルムは開口面積が６．２４％で平均ＥＣＤが１０−１１ミルと測定された。ＥＣＤ（等価円径）は孔の面積の測定に基づく計算された孔径である。この面積は同時径属出願第08/417,404号に開示されたＥＨＤ測定用のハードウェアとソフトウェアを使用して測定する。ＥＣＤの式はＥＣＤ＝√（４Ａ）／πで、この式でＡは測定された孔の面積である。１平方インチにつき平均５００個の孔がある。正味厚さは１４．５ミルである。
以下に説明した実験で使用したオリフィスストリップの特性を表１示す。
0004364304.tif 000002
フィルムのバッチ式成形に関する実験
以下の表２で報告する実験実験で使用されたバッチ式フィルム孔開け装置は図３に示した装置と同様であった。しかしながら、１つだけの水マニホールドと、利用できる真空スロットのうち１つだけを使用した。表１で「ｂ」から「ｆ」と表示したオリフィスストリップの各々を１つの水噴射マニホールドに取付け、表２に示した孔を開けた１枚以上のフィルムを製造するために使用した。出発フィルムと成形部材は実施例１で使用したものと同様のものとした。
１枚の出発フィルムを、成形部材から出た一連のピンで成形部材の外面に載せた。載せたフィルムが１つのオリフィスストリップからはみ出るようにハニカム支持ドラムを回した。このハニカム支持ドラムの内側を真空に引いた。ハニカム支持ドラムモーターを回して出発フィルムをオリフィスストリップの下に一旦通した。得られたフィルムを成形部材から外し、空気乾燥した。フィルムを作るために使用したプロセス条件と得られたフィルム特性を以下の表２に示す。
0004364304.tif 000003
このデータは以下の傾向を示す。すなわち、
・所定サイズのオリフィスストリップで流体圧を上げると開口面積が増える。
・オリフィス径を大きくすると所定の流体圧で開口面積が増える。
孔を開けるプロセス時に生じる材料の伸びにより、フィルムの面積当たりの重量は約０．４７oz/sq.ydに減少する。この値は単位面積当たりの初めのフィルム重量の６５％である。表８の０．０３８インチ、０．０５０インチ、０．０６２インチおよび０．０７５インチ離れた０．０２５インチ径のオロフィスストリップを使用した場合、開口面積は１３．１％からそれぞれ１２．０、１１．２および１０．１％に減少する。
フィルムの連続式製造に関する実験
フィルムの他の実施形態を、実施例１の出発フィルム、成形部材および通常の手順を使用して製造した。そのストリップの特性を上の表１に記載する。全ての実験を１６０°Ｆの湯を使用して、出発フィルムのコロナ処理雄側を成形部材面に向けないで製造した。使用したストリップの数とその特性と操作（運転）条件を次の表に示す。
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空気乾燥に続いて、フィルムのコロナ処理された雄側を４８．８％の濃度のTween-20界面活性剤水溶液で接触コーティングして、実施例１に関連して前に説明した０．１２ｍｇ／平方インチの正味界面活性剤含浸量を得た。
これらの実験で製造された孔開きフィルムを通気性、孔サイズ、開口面積、滲み通りおよび曲げ長さ（フィルムの剛性尺度）を評価した。当技術でよく知られた次の方法によりテストを行なった。通気性をASTM Ｄ７３７によりテストした。フィルム孔サイズと開口面積を測定して等価円径（ＥＣＤ）を計算するために使用した。滲み通りは５ｃｃのテスト流体が、羽毛砕木パルプに支持されたフィルムを通して吸収されるのに要する時間である。テスト流体は、繊維を除いた牛の血液７５重量％と１０重量％ポリビニルピロリドン（GAFポビドンＫ−９０）水溶液の２５重量％の混合物である。縦方向（ＭＤ）と横方向（ＣＤ）の曲げ長さをASTM Ｄ１３８８により測定した。連続式実験で得られたフィルムの特性を以下表４−表７に示す。
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表４のデータは大径と小径のオリフィスの組合せ（実験１６、１７、２２、２３）により小径オリフィスだけ（実験１８−２１）で製造したフィルムより通気性がよい目の粗いフィルムが得られることを示している。大径のオリフィスを使用することが、低水圧で使用したが、大きな孔ができる主な原因であることがわかる。さらに、小径のオリフィスを使用することが、より小さなミクロホールができる主な原因であることがわかる。
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表５のデータは大径と小径のオリフィスの組合せ（実験１６、１７、２２、２３）により小径オリフィスだけ（実験１８−２１）で製造したフィルムより孔サイズが大きく開口面積が大きなフィルムが得られることを示している。
図２２、２３および２４は、それぞれ５ミル径オリフィスストリップ（実験Ｎｏ．２０）、２０ミル径オリフィスストリップ（実験Ｎｏ．１５）および５ミル径オリフィスストリップが後に続く２０ミル径オリフィスストリップの組合せ（実験Ｎｏ．１６）を用いてこれらの実験で製造されたフィルムの孔サイズ分布を示している（上記表３参照）。これらのグラフからわかるように、異なった径のオリフィスストリップを用いて製造した孔開きフィルムは、様々な個々のオリフィス径の効果を受けた孔サイズを有する。５ミルオリフィスストリップだけで製造されたフィルム（実験Ｎｏ．２０）は、殆ど孔の径が１０ミル未満である（図２２）。２０ミル径オリフィスストリップだけで製造されたフィルム（実験Ｎｏ．１５）は、約９ミルと約２３ミルにピークを付けた広い孔径分布を有する（図２３）。５ミルオリフィスストリップと２０ミルオリフィスストリップを組合せて製造されたフィルム（実験Ｎｏ．１６）は、１２ミル未満で主に集中する孔径分布となっており、約２３ミル径で僅かな集中がある（図２４）。これらの３つのグラフで５ミルオリフィスはミクロホール（微小孔）を主に作り、２０ミルオリフィスは主に大きなサイズの孔を作り、５ミルオリフィスストリップと２０ミルオリフィスストリップの組合せではミクロホールと大きなサイズの孔の混合が作られることを示している。比較データを図２５に示すが、この図は、市販の製造ラインで製造された本発明によるミクロホールと大きなサイズ孔を有する孔開きフィルムサンプル内の孔サイズ分布を示す。
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表６のデータは、大径オリフィスだけか大径と小径のオリフィスの組合せ（実験１６、１７、２２、２３）により小径オリフィスだけ（実験１８−２１）で製造したフィルムより浸透時間が早いフィルムが得られることを示している。
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このデータは実験１５−２３のフィルムのＭＤ曲げ長さが他の市販の生理用ナプキンプラスチックカバーの曲げ長さに匹敵し、フィルムのＣＤ曲げ長さが同等の市販フィルムより低いことが示している。従って、本発明のフィルムの剛性と期待される心地よさは孔を開けた他の市販のフィルムのそれらに匹敵するか優れていることが予想される。
他の実験結果を図２６に示す。これらの実験では、オリフィス間の間隔を変えてフィルムの開口面積に対する効果を測定した。２個の水噴射マニホールドをこれらの実験に使用した。第１の上流のマニホールドには、ストリップの縦中央線のそれぞれの側に２列のオリフィスを備えた１つのオリフィスストリップがあり、その２列のオリは図７Ｂ−７Ｄに示したようにオフセットしてあり、すなわちこのオフセット距離はオリフィスの中心間が列内で径の１．５倍であった。各実験のオリフィス中心間の間隔は表８のように変えた。
第２の下流のマニホールドは１列のオリフィスを備えた１枚のオリフィスストリップであった。オリフィスは各々直径が０．００５インチで、中心間の間隔が０．０２０インチであった。水を第１マニホールドに１５０psigで供給した。また第２マニホールドには水を１０００psigで供給した。フィルムは１５０ft／分で走行した。ドラムの真空度は水６０インチであった。次の表８は開口面積、平方インチ当たりの孔数、ＥＣＤおよび得られた孔開きフィルムの通気性を示す。
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通気性をASTM D737により測定した。その結果をフィルムの平方フィート当たり毎分立方フィートで示す。１５０psigと１５０ft／分で孔開きフィルムの通気性は２５ミル径オリフィスストリップ（のみ）（０．０３８インチ間隔）対照基準の場合、３１０cfm/sfであり、０．０７５インチ間隔の場合は、略直線的に２４５cfm/sfに低下した。５ミル径オリフィスを追加した場合、対照基準間隔では通気性が５０５cfm/sfに上昇した。０．０７５インチ間隔では４３５cfm/sfに低下した。１５０ft／分で、大径の２５ミル径の対照基準ストリップと５ミルストリップを組合わせると、大径のストリップだけで測定した通気性より約１９５cfm/sf大きい。上記データは大きなオリフィスの間隔が大きくなるにつれ、大きなサイズ孔が少なくなり、それにより開口面積が減少することを示している。
孔を開けていないフィルムの界面活性剤処理による湿潤性
次の表９は雄側がコロナ放電処理されたExxon ＥＭＢ−６３１をテストした結果を示している。接触角と、雄側と雌側間の界面活性剤分布を、巻取り後、テストした。接触角はまた、フィルムに界面活性剤を塗布していない状態で雄側と雌側で測定した。
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上記データはコロナ放電処理によりフィルムの接触角が小さくなることを示している。上記データはさらに、コロナ処理面かコロナ処理しない側に界面活性剤を塗布して次にそのフィルムを巻取りを行なうと、６５％以上の界面活性剤がコロナ処理面になる界面活性剤分布となることを示している。さらに、このデータは界面活性剤を塗布すると未コロナ処理面で接触角が実質的に小さくなり、コロナ処理面でゼロに下がることを示す。接触角がフィルムのコロナ処理面で実質的に小さくなる接触角の勾配がフィルムを介したｚ方向への流れを容易にする好ましい「親水性勾配」を生むと思われる。さらに、フィルムの両面で接触角を小さくすると、フィルムの上面と下面に沿ったｘとｙ方向流が実質的に改良されると考えられる。孔開きフィルムのコロナ処理面が吸収コアに面する生理用ナプキンでは、ｘとｙ方向に流体がよく分散するためｚ方向の流体の流れがフィルムの下面に隣接する吸収コアに増すことが期待される。
表面接触角、下面接触角、フィルム孔パターンおよびエンボス処理パターンを様々に組合せて望ましい流体分布特性を作ることができる。フィルムの体に面する面のカップ状雌エンボス処理パターンと、７０°以下の上面フィルム／空気／合成月経流体の接触角と、４０°以下の下接触角を、本発明による微小孔と大きなサイズの孔開きフィルム（上雌側に界面活性剤が塗布され、そのフィルムを巻取り界面活性剤を雄コロナ処理面に移す）で下接触角を上接触角以下にして使用すると、体に面する面の孔を開けていない領域（図２９と３０参照）で流体分散が制限され、またｚ方向の湿潤性差あるいは「親水性勾配」と、孔開きフィルムの吸収コアの優れた流体吸上げ特性を備えたフィルムになる。これらのファクターを組合わせて、漏れが減少し、流体貫通特性、クリーン／ドライ特性が優れた吸収製品カバー材料ができる。このカバー材料は、水平吸込みを向上させるように設計された他の内部吸収部材と組合せると特に有効である。
直前に説明した実施例では、パルプ吸収コア構造か水苔ベースの吸収構造で、界面活性剤処理をしていないフィルムより約４５％だけ改良された流体貫通速度（同時係属特許出願第08/417,404号に開示した５ｃｃ合成月経流体浸透時間−テスト法により測定）が得られる。
次の表１０は合成月経流体の１滴の吸収に要する時間を測定した液滴テストの結果を包含している。表１０ではカバーは孔開きフィルム材料を示す。カバーは全て微小孔と大きなサイズの孔を有している。カバー３と４は本発明により製造されるが、界面活性剤を表面に初めに塗布した点で相違する。このテストは流体を吸収するのに要した時間を判断するもので少ない時間が好ましく、大きな吸収性を示している。
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カバー３と４の吸収時間が減少していることからわかるように、上記データでは界面活性剤を下に塗布する利点と孔開きフィルムの上面シートをコロナ処理面にする利点が示されている。
【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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【図６】
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【図７】
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【図７Ｅ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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