エンボス加工ウェブの作製プロセス
エンボス加工ウェブの作製プロセス。前駆体ウェブを成形構造体と静圧プレナムとの間に供給する。成形構造体は複数の離散型突出要素を有する。圧力は、前駆体ウェブを成形構造体の離散型突出要素と適合させるために、前駆体ウェブ及び成形構造体に対して静圧プレナムによって提供されて、エンボス加工ウェブを形成する。得られるエンボス加工ウェブは、開口近位端部を有する複数の離散型伸長要素を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の離散型伸長要素を備えるエンボス加工ウェブの作製プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性フィルムのようなウェブ材料は、吸収性物品の構成要素材料（トップシート及びバックシートなど）、包装材（フローラップ、シュリンクラップ、及びポリバッグなど）、ゴミ袋、食品用ラップ、デンタルフロス、拭き取り用品、電子部品などを含む様々な用途を有する。ウェブ材料のこれらの用途の多くにとって、所望の感触、視覚的印象、及び／又は聴覚的印象を有するウェブ材料の表面を提供することができる非平坦化された表面をウェブ材料が有することは有益であり得る。
【０００３】
柔らかく絹のような触感を呈する高分子ウェブは、真空成形プロセス又はハイドロフォーミングプロセスによって作製され得る。典型的な真空成形プロセスでは、前駆体ウェブを加熱し、成形構造体に被せる。次いで、真空の力によって前駆体ウェブを成形構造体のテクスチャーに適合させる。得られる高分子ウェブは、成形構造体のテクスチャー及び適合の程度に依存する、柔らかく絹のような触感を提供することができるテクスチャーを有する。真空成形プロセスは、柔らかく絹のような高分子ウェブの作製に好適であり得るが、真空成形プロセスは、典型的には、前駆体ウェブ上に課されることが可能な圧力の量に関して制限される。結果的に、通常は、成形構造体に対して前駆体フィルムを真空成形するために、成形構造体上に配置する前に前駆体フィルムを加熱して、前駆体フィルムをかなり柔らかくする又は溶解する必要がある。真空成形プロセスは、したがって、プロセスがどれだけ速く実行され得るかという観点からは、プロセスによってもたらされる加熱工程及び制限された圧力のために、非効率的なプロセスである。
【０００４】
典型的なハイドロフォーミングプロセスでは、前駆体ウェブを成形構造体に被せて、高圧及び高温の水ジェットによって成形構造体のテクスチャーと適合させる。得られる高分子ウェブは、成形構造体のテクスチャーに依存する、柔らかく絹のような触感を提供することができるテクスチャーを有することができる。ハイドロフォーミングプロセスは、柔らかく絹のような高分子ウェブを製造する能力は有するが、典型的には、高圧及び高温の水ジェット、並びにその後の脱水工程を含む乾燥工程の使用が関わる高価で非効率的なプロセスである。
【０００５】
エンボス加工は、典型的には、基材を機械的に加工して、エンボスロール上に彫られた又は何らかの方法で形成されたパターンの深さ及び輪郭に圧力下で基材を適合させる作用が関わるプロセスである。エンボス加工は消費者用品の生産に広く使用されている。製造業者はエンボス加工プロセスを用いて、布地、紙、合成材、プラスチック材、金属、及び木材で作製された製品にテクスチャー又はレリーフのパターンを付与する。
【０００６】
エンボス加工プロセスは、高分子フィルムにテクスチャーをもたらすために使用されてきた。しかし、そのようなエンボス加工プロセスは、典型的には、エンボス加工ウェブを生産するためにエンボス加工をする前に、成形構造体上に溶融樹脂を押出して成形すること、又は、成形構造体に定置する前に前駆体ウェブを加熱することを要求する。次いで、エンボス加工ウェブを、典型的には、加熱された前駆体ウェブ又は溶融樹脂をエンボス加工するために使用されるエンボスロール又はプレートを冷却することによって冷却する。この冷却工程は、しばしば、エンボス加工ウェブにテクスチャーを定着させるために使用される。しかし、これらの加熱工程及び冷却工程は、不要なコスト及び非効率性並びに複雑さをプロセスに追加する。加えて、そのようなエンボス加工プロセスには、典型的には、遅く非効率的なプロセスを結果的にもたらし得る比較的多大な保持時間が関与する。
【０００７】
また、典型的には、従来のエンボス加工プロセスを用いて前駆体ウェブに比較的小規模のテクスチャーを付与することは困難である。更に、典型的なエンボス加工プロセスは、ウェブ全体に比較的均一の厚さを有するエンボス加工ウェブを生産する傾向がある。
【０００８】
例えば、米国特許第５，９７２，２８０号は、刻み込まれたエンボス加工ロールの熱い表面及びチャンバ内で印加される静圧を利用して、ウェブを加熱しエンボス加工ロールの表面に被せて変形させるエンボス加工プロセスを開示している。このプロセスは、典型的にはウェブの軟化温度より高い高温及び約０．００７ＭＰａ〜約０．７ＭＰａの比較的低い圧力を使用する。結果として、ウェブの１つの表面のみに配置される凹みとしてエンボス加工パターンが形成され、ウェブの反対側の表面は影響されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５，９７２，２８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
当該技術分野における知識にも関わらず、所望の感触、視覚的印象、及び／又は聴覚的印象を有するエンボス加工ウェブ、特に、エンボス加工ウェブの所望の区域が薄化されているエンボス加工ウェブを作製するためのより効率的なプロセスの開発を求める要求はなおある。特定の態様では、所望のプロセスは、プロセスが要求するエネルギー及び資源に関して効率的である。特定の態様では、所望のプロセスは、高速で運転することが可能である。特定の態様では、所望のプロセスは、周囲温度のような比較的低温で運転することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一実施形態では、エンボス加工ウェブの作製プロセスは、静圧ガスプレナムと、複数の離散型突出要素を有する成形構造体との間に前駆体ウェブを供給する工程を含む。この方法は、更に、成形構造体に対向する前駆体ウェブに対して静圧ガスプレナムからの圧力を印加する工程であって、前駆体ウェブを成形構造体の離散型突出要素に適合させるために十分な差圧を前駆体ウェブにわたって生成して、それにより、開口近位端部を有する複数の離散型伸長要素を備えるエンボス加工ウェブを形成する、工程を含む。
【００１２】
本発明の追加的な特徴は、図、実施例、及び添付の特許請求の範囲とともに以下の詳細な説明を評価することによって当業者には明らかとなり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の実施形態による成形構造体の一部分の斜視図。
【図２】図１に示した成形構造体の一部分の拡大斜視図。
【図３】本開示の実施形態による成形構造体の平面図。
【図４】本開示の実施形態による成形構造体の突出要素の側面図。
【図５】本開示の実施形態による成形構造体の側面図を示す顕微鏡写真。
【図６】本開示の実施形態によるプロセスによって形成されたエンボス加工ウェブの一部分の斜視図。
【図７】本開示の実施形態によるプロセスによって形成されたエンボス加工ウェブの一部分の断面図。
【図８】本開示の実施形態によるプロセスによって形成された、開口遠位端部を有する離散型伸長要素を有するエンボス加工ウェブの一部分の斜視図。
【図９】本開示の実施形態によるプロセスの略図であり、静圧ガスプレナムを図示する。
【図１０Ａ】本開示の実施形態によるプロセスによって形成されたエンボス加工ウェブの底面の顕微鏡写真。
【図１０Ｂ】本開示の実施形態によるプロセスによって形成されたエンボス加工ウェブの底面の顕微鏡写真。
【００１４】
本明細書は、本発明と見なされる主題を特定して指摘し明確に請求する特許請求の範囲をもって結論とするが、本発明は、添付の図面と関連させた次の説明から更によく理解されると考えられる。いくつかの図は、他の要素をより簡潔に示すため、選択された要素を省略することで簡易化されてもよい。いくつかの図中のかかる要素の省略は、対応する明細書の中で明確に述べられている場合を除き、代表的な実施形態のいずれかにおいて必ずしも特定要素の有無を暗示するものではない。いずれの図面も必ずしも縮尺どおりではない。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書に開示されるのは、先行技術の前述の欠点の１つ以上を克服するエンボス加工ウェブの形成プロセスである。具体的には、このプロセスの実施形態によって、より効率的なウェブエンボス加工プロセスが可能になる。例えば、このプロセスの実施形態によって、比較的小規模のテクスチャーをウェブに付与することができるようになる。更に、このプロセスの実施形態によって、先行技術で要求された面倒な加熱工程及び冷却工程を回避することができるようになる。なお更に、このプロセスの実施形態は、先行技術のプロセスで必要とされた多大な保持時間を必要としない。加えて、先行技術の静圧プロセスと比較して、このプロセスの実施形態は、開口近位端部及び、開口又は閉口遠位端部を有する、３次元の離散型伸長要素の形成を可能にすることができる。特定の実施形態では、このプロセスを使用して、例えばバブルラップのような包装材に使用するためのマクロスケールの構造体を形成することができる。
【００１６】
このプロセスは、概して、静圧プレナムと成形構造体との間に前駆体ウェブを供給する工程を含む。成形構造体は複数の離散型突出要素を含む。このプロセスは、更に、前駆体ウェブ及び成形構造体に対して、前駆体ウェブを成形構造体の離散型突出要素に適合させるために十分な静圧プレナムからの圧力を印加して、開口近位端部を有する複数の離散型伸長要素を備えるエンボス加工ウェブを形成することを含む。プロセスのこれらの態様を、以下に更に詳細に説明する。
【００１７】
成形構成体
本発明のプロセスで有用な成形構造体は、複数の離散型突出要素と、離散型突出要素を完全に取り囲むランドとを備える。本発明の成形構造体の離散型突出要素は、エンボス加工プロセスでダイに使用される典型的なパターンと比べて規模が小さい。成形構造体の離散型突出要素はまた、比較的高いアスペクト比も有する。特性のこの組み合わせは、前駆体ウェブを加熱しなくとも、及び高速でさえも、薄化された遠位端部を有する比較的高いアスペクト比の伸長要素を備えるエンボス加工ウェブを本発明のプロセスによって生産することを可能にすることができる。
【００１８】
図１に関して参照した成形構造体８のような本発明の成形構造体は、本発明のプロセスでエンボス加工ウェブを作製するために使用される。成形構造体は、成形スクリーンとも呼ばれる。図１は、本発明の成形構造体８の一部分を、部分斜視図で図示する。図１の離散型突出要素１０は、成形構造体の第１の表面１２から伸長しており、概ね円柱状の柱のような形状を有する。
【００１９】
図２は、図１に示した成形構造体８を更に拡大した部分斜視図であり、図７のエンボス加工ウェブ１８の類似の図と比較する。離散型突出要素１０は、第１の表面１２から遠位端部１４まで伸長するように、以下に説明する方法によって作製することができる。図２に示すように、離散型突出要素１０は、隣接する突出部の間の第１の表面１２から遠位端部１４にかけて測定される最小振幅から測定される高さ（「ｈｐ」）を有することができる。したがって、第１の表面１２は、離散型突出要素１０を完全に取り囲むランド区域を構成する。突出要素の高さｈｐは、少なくとも約３０マイクロメートル、少なくとも約５０マイクロメートル、少なくとも約７５マイクロメートル、少なくとも約１００マイクロメートル、少なくとも約１５０マイクロメートル、少なくとも約２５０マイクロメートル、又は少なくとも約３８０マイクロメートルであることができる。突出要素１０は直径（「ｄｐ」）を有し、概ね円筒形の構造体では、これは外径である。不均一の断面及び／又は非円筒形構造体の突出要素１０では、直径ｄｐは図２に示すように、突出要素１０の高さｈｐの２分の１での突出要素の平均断面寸法として測定される。突出要素は、約１０マイクロメートル〜約５，０００マイクロメートルであり得る直径ｄｐを有することができる。他の好適な直径としては、例えば、約５０マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、約６５マイクロメートル〜約３００マイクロメートル、約７５マイクロメートル〜約２００マイクロメートル、約１００マイクロメートル〜約２５，０００マイクロメートル、約５００マイクロメートル〜約５０００マイクロメートル、又は約８００マイクロメートル〜約２，５００マイクロメートルが挙げられる。特定の実施形態では、突出要素は、マクロスケールの離散型伸長要素を形成するために、より大きい直径を有することができる。例えば、突出要素は、最高約２．５センチメートル、最高約２センチメートル、最高約１．５センチメートル、最高約１センチメートル、最高約０．５センチメートル、又は最高約０．１センチメートルの直径を有することができる。一実施形態では、成形構造体の突出要素は、約５００マイクロメートル未満又は約３００マイクロメートル未満の直径を有することになる。
【００２０】
それぞれの突出要素１０に関して、ｈｐ／ｄｐとして定義される突出要素のアスペクト比を決定することができる。突出要素１０は、少なくとも約０．５、少なくとも約０．７５、少なくとも約１、少なくとも約１．５、少なくとも約２、少なくとも約２．５、又は少なくとも約３以上のアスペクト比ｈｐ／ｄｐを有することができる。突出要素１０は、約１００マイクロメートル〜約１，０２０マイクロメートル、約１００マイクロメートル〜約６４０マイクロメートル、約１５０マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、又は約１８０マイクロメートル〜約４３０マイクロメートルの中心間距離Ｃｐを２つの隣接する突出要素１０の間に有することができる。
【００２１】
概して、２つの隣接する要素１０の間の実距離（すなわち「縁間」寸法）は、隣接する突出要素１０の間の前駆体ウェブの十分な変形を確保するために、前駆体ウェブの厚さｔの２倍より大きくなくてはならない。離散型突出要素１０は、典型的には、約３０マイクロメートル〜約８００マイクロメートル、約３０マイクロメートル〜約６５０マイクロメートル、約５０マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、又は約６０マイクロメートル〜約３００マイクロメートルの縁間距離を有することになる。
【００２２】
概して、本発明の成形構造体は、その成形構造体の所与の部分に１平方センチメートル当たり少なくとも約９５個の離散型突出要素、１平方センチメートル当たり少なくとも約２４０個の離散型突出要素、１平方センチメートル当たり少なくとも約３５０個〜１０，０００個の離散型突出要素、１平方センチメートル当たり少なくとも約５００〜５，０００個の離散型突出要素、又は１平方センチメートル当たり少なくとも約７００〜３，０００個の離散型突出要素を含むことになる。
【００２３】
特定の実施形態では、成形構造体の所与の部分は、前の文節に記載したような離散型突出要素及び離散型突出要素を全く含まない成形構造体の他の部分の面密度を含むことができる。他の実施形態では、成形構造体の離散型突出要素は、成形構造体の異なる水平面に位置づけられ得る。
【００２４】
概して、個々の突出要素１０のそれぞれの実際の高さｈｐは変化してもよく、複数の突出要素１０の平均高さ（「ｈｐａｖｇ」）は、成形構造体８の既定の区域にかけての突出要素の平均最小振幅（「Ａｐｍｉｎ」）及び突出要素の平均最大振幅（「Ａｐｍａｘ」）を決定することによって決定することができる。同様に、変化する断面寸法では、複数の突出部８の平均突出直径（「ｄｐａｖｇ」）を決定することができる。そのような振幅及び他の寸法測定は、コンピューター支援走査顕微鏡及び関係するデータプロセシングのような、当該技術分野で既知の任意の方法によって行うことができる。したがって、成形構造体８の既定の部分の突出要素１０の平均アスペクト比（「ＡＲｐａｖｇ」）は、ｈｐａｖｇ／ｄｐａｖｇとして表すことができる。突出要素１０の寸法ｈｐ及びｄｐは、以下に詳細に開示するように、成形構造体８を作製するための既知の仕様に基づいて間接的に決定することができる。
【００２５】
一実施形態では、離散型突出要素の平均高さｈｐａｖｇと前駆体ウェブの厚さとの比率は、少なくとも約２１：１、少なくとも約２：１、少なくとも約３：１、少なくとも約４：１、又は少なくとも約５：１である。この比率は、特に所望のプロセス条件及び速度で、本発明の前駆体が十分に伸張し永久変形してエンボス加工ウェブを生成することを確実にするために重要であり得る。
【００２６】
図３は、本発明の成形構造体の一実施形態の平面図である。成形構造体は、ランド区域１６によって完全に取り囲まれた複数の離散型突出要素１０を備える。
【００２７】
成形構造体の離散型突出要素は、開口遠位端部（成形構造体上のより鋭い突出要素を必要とする）又は閉口遠位端部（成形構造体上のより丸い突出要素を必要とする）のどちらを有する離散型伸長要素を有するエンボス加工ウェブを生産することが望まれるかによって、平らな又は丸い又は鋭い遠位端部を有することができる。成形構造体の離散型突出要素の丸い遠位端部は、約５マイクロメートル〜約１５０マイクロメートル、約１０マイクロメートル〜約１００マイクロメートル、約２０マイクロメートル〜約７５マイクロメートル、又は約３０マイクロメートル〜約６０マイクロメートルのような特定の先端半径を有することができる。
【００２８】
離散型突出要素の側壁は、完全に垂直でもよく、又はテーパーされていてもよい。テーパーされた側壁は、エンボス加工後に、ウェブを成形構造体から分離することをより容易にすることができるので、一実施形態では、離散型突出要素はテーパーされた側壁を有する。一実施形態では、側壁は、典型的には約０度〜約５０度、約２度〜約３０度、又は約５度〜約２５度のテーパー度を有することになる。
【００２９】
図４は、成形構造体８の離散型突出要素１０の一実施形態の断面図を示し、離散型突出要素１０の丸い遠位端部１４は約４６マイクロメートル（０．００１８インチ）の先端半径を有する。離散型突出要素１０の側壁は、約１１度のテーパー度を有する。
【００３０】
図５は、図４に図示されているような寸法を有する複数の離散型突出要素を備える成形構造体の顕微鏡写真である。
【００３１】
一実施形態では、突出要素１０の直径は一定であるか、又は増加する振幅とともに減少する。図２に示すように、例えば、突出要素１０の直径又は最大横断面寸法は、第１の表面１２の近くで最大であり、遠位端部１４に向かって徐々に減少する。この構造体は、エンボス加工ウェブを成形構造体８から確実に容易に取り外すことができるようにするのを助けるために、望ましいと考えられる。
【００３２】
成形構造体の離散型突出要素は、円形、楕円形、正方形、三角形、六角形、台形、隆起、三角錐、雪だるま形、きのこ形、球形、砂時計形などを含む、概ね円柱形又は非円柱形のような、様々な異なる断面形で構成されることができる。
【００３３】
成形構造体８は、本発明のエンボス加工ウェブを作製するために必要な寸法を有する突出要素１０を有するように形成可能、成形構造体８が経験する範囲のプロセス温度にかけて寸法的に安定、かつ少なくとも約３０ＭＰａ、少なくとも約１００ＭＰａ、少なくとも約２００ＭＰａ、少なくとも約４００ＭＰａ、少なくとも約１，０００ＭＰａ、又は少なくとも約２，０００ＭＰａの引張係数と、少なくとも約２ＭＰａ、少なくとも約５ＭＰａ、少なくとも約１０ＭＰａ、又は少なくとも約１５ＭＰａの降伏強度と、少なくとも約１％、少なくとも約５％、又は少なくとも約１０％の破壊ひずみ（strain at break）を有する、任意の材料で作製することができる。比較的背の高い、高いアスペクト比の突出要素は成形構造体の材料の弾性率を増すので、破壊しない程度に十分な破壊ひずみを有する（すなわち脆すぎない）限りは、より良いエンボス加工ウェブを形成することが見出された。弾性率及び降伏強度のデータに関し、値は、既知の方法による試験によって決定することができ、１００％／分のひずみ速度で標準のＴＡＰＰＩ条件で試験することができる。
【００３４】
一実施形態では、突出要素１０は、成形構造体８と一体に作製される。すなわち、成形構造体は、材料を除去することによって又は材料を蓄積することによって、一体化構造として作製される。例えば、必要とされる比較的小規模の突出要素１０を有する成形構造体８は、化学エッチング若しくは機械的エッチングによって、又は放電加工機（ＥＤＭ）若しくはレーザーのような高エネルギー源を使用するアブレーションによって、又は電子ビーム（ｅ−ビーム）によって、又は電気化学加工（ＥＣＭ）によって、局所的、選択的に材料を除去することにより作製することができる。一実施形態では、成形構造体は、概して米国特許第４，３４２，３１４号の教示によるフォトエッチングラミネートプロセスによって構築することができる。
【００３５】
成形構造体８を作製する１つの方法では、レーザーで修正しやすいベース材料をレーザー「エッチング」して材料を選択的に除去し、突出要素１０を形成する。「レーザーで修正しやすい」とは、最適な結果のためにはレーザープロセスで使用される光の波長及び動力のレベルが材料と（又は材料が動力のレベルと）一致している必要があることを鑑み、その材料が制御されたやり方でレーザー光線によって選択的に除去され得ることを意味する。レーザーエッチングは、所望の突出要素の寸法を生成するために必要な波長、動力、及び時間のパラメータを選択して既知のレーザー技術によって達成され得る。レーザーで修正しやすい現在既知の材料としては、ポリプロピレンのような熱可塑性樹脂、ＤｕＰｏｎｔ（米国デラウェア州Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ）のＤＥＬＲＩＮ（登録商標）のようなアセタール樹脂、架橋されたポリエステル若しくはエポキシのような熱硬化性樹脂、又は場合によってはアルミニウム、銅、真鍮、ニッケル、ステンレススチール、若しくはそれらの合金のような金属が挙げられる。所望により、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂材料を微粒子又は繊維充填剤で充填して、特定の光の波長のレーザーとの適合性を増すこと及び／又は弾性率若しくは強靱性を改善し、より耐久性のある突出要素１０を作製することができる。例えば、ＰＥＥＫのような特定のポリマーを、十分な量の中空のカーボンナノチューブ繊維でポリマーを均一に充填することによって、より高い分解能及びより高い速度でレーザー加工することができる。
【００３６】
一実施形態では、成形構造体を連続プロセスでレーザー加工することができる。例えば、ＤＥＬＲＩＮ（登録商標）のような高分子材料を、中心長手方向軸と、外面と、内面とを有するベース材料として円筒形状で提供することができ、ベース材料の厚さはその外面及び内面によって画定される。また、固体ロールとしても提供することができる。移動可能なレーザー源を、外面に対して概して直交に方向づけることができる。移動可能なレーザー光源は、ベース材料の中心長手方向軸に対して平行方向に移動可能である。円筒形ベース材料は、レーザー光源がベース材料の外面を加工、すなわちエッチングする間に中心長手方向軸の周囲を回転して、複数の離散型突出要素を画定するパターンでベース材料の選択された部分を除去することができる。突出要素のそれぞれは、本明細書に開示されているような概ね円柱形及び柱様の形を有することができる。円筒形ベース材料が回転するにつれて、円筒形ベース材料の長手方向軸に対して平行にレーザー光源を移動することによって、相対移動、すなわち回転とレーザーの移動を同期し、それにより、円筒形ベース材料のそれぞれの完全回転の際に、ねじの「ねじ山」に似た、突出要素の既定のパターンが連続プロセスで形成され得る。
【００３７】
本発明の成形構造体は、平坦なプレート、ロール、ベルト、継目なしベルト、スリーブなどの形状であってもよい。一実施形態では、成形構造体はロールの形状である。
【００３８】
成形構造体の底面は、例えば、多孔質でも非多孔質であってもよい。例えば、底面は、前駆体ウェブが開口部内に入り込んで変形することがないよう十分に小さい幅を有する、成形構造体を空気が通過することを可能にして成形構造体を通気させる開口部を含むことができる。一実施形態では、ウェブの下に捉えられた空気をすべて逃がすことを可能にするように手段が提供される。例えば、真空支援を提供して、例えば成形構造体の通気開口部を通して空気を引くことによりウェブの下の空気を除去することによって、エンボス加工ウェブを生産するために必要な要求される圧力が増加しないようにすることができる。
【００３９】
成形構造体の底面は、例えば、多孔質でも非多孔質であってもよい。例えば、底面は、前駆体ウェブが開口部内に入り込んで変形することがないよう十分に小さい幅を有する、成形構造体を空気が通過することを可能にして成形構造体を通気させる開口部を含むことができる。一実施形態では、ウェブの下に捉えられた空気をすべて逃がすことを可能にするように手段が提供される。例えば、真空支援を提供して、例えば成形構造体の通気開口部を通して空気を引くことによりウェブの下の空気を除去することによって、エンボス加工ウェブを生産するために必要な要求される圧力が増加しないようにすることができる。
【００４０】
本発明の成形構造体は、所望により、窪み又は孔を更に備えることができる。成形構造体が窪み又は孔を更に備える場合、本発明のプロセスで静圧プレナムとの組み合わせで使用されるとき、前駆体ウェブを静圧プレナムによって成形構造体の窪み又は孔内に押し込むことにより、成形構造体の突出要素によって離散型突出要素が形成された前駆体ウェブの表面の反対側の前駆体ウェブの表面から伸長する離散型伸長要素を前駆体ウェブに形成することができる。結果的に、エンボス加工ウェブのそれぞれの面に異なるパターン又は寸法の伸長要素を有する両面エンボス加工ウェブが作り出される。成形構造体と静圧プレナムとの間に生成される圧力、並びに成形構造体の突出要素及び所望の窪み又は孔に依存して、エンボス加工ウェブの離散型伸長要素は、閉口又は開口遠位端部を有することができる。
【００４１】
静圧プレナム
図９を参照すると、静圧プレナム３６は、前駆体ウェブ３４に対する力を提供して前駆体ウェブ３４を成形構造体８の離散型突出要素１０に適合させるために使用される。好ましくは、静圧プレナム３６は、静圧ガスプレナムである。このガスは空気、窒素、二酸化炭素などであってもよく、これらの組み合わせてあってもよい。
【００４２】
静圧ガスプレナム３６は前駆体ウェブ３４上に圧力を課する。静圧ガスプレナム３６は、前駆体ウェブ３４に隣接するプレナム４０を画定するフード３８を含むことができる。フード３８は、少なくとも１つの高圧ガス入口４２を含み、高圧ガス又は他の流体がフード３８内に入って静圧条件を作り出すのを可能にすることができる。静的ガス圧条件下では、エンボス加工されていない前駆体ウェブ３４上にかかる、エアナイフのような速度圧力源に伴うような速度及び密度はない。むしろ、静的な高いガスの圧力がフード３８内で維持され、前駆体ウェブ３４の表面に面する静圧プレナム３６と、前駆体ウェブ３４の表面に面する成形構造体８との間で、前駆体ウェブにわたる圧力差が作り出される。一実施形態では、フード３８は前駆体ウェブより幅広くてもよく、フード３８とともに形成するシールを補強することができる。圧力差は、前駆体ウェブ３４を成形構造体８の離散型突出要素１０と適合させるために十分である。圧力差は、例えば、前駆体ウェブ３４の表面に面する成形構造体８上に真空を印加することによって高めることができる。
【００４３】
好適な静圧ガスプレナムとしてはまた、２０１０年３月１１日付で出願された「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＥＭＢＯＳＳＩＮＧ Ａ ＷＥＢ」（Ｐ＆Ｇ事例第１１６３９Ｐ号）と題する米国仮特許出願第＿＿／＿＿，＿＿号及び米国特許第５，９７２，２８０号に記載されているものが含まれる。
【００４４】
前駆体ウェブ
前駆体ウェブ３４は、本開示のプロセスに従ってエンボス加工ウェブ１６に変換される。好適な前駆体ウェブとしては、前駆体ウェブ３４が成形構造体８の離散型突出要素１０に適合してエンボス加工ウェブ１６を生産するように、前駆体ウェブ３４にわたって静圧プレナム３６によって生成される圧力差によって変形され得る材料が含まれる。
【００４５】
前駆体ウェブ３４は、典型的には、合成材料、金属材料、生物学的材料（特に動物由来の材料）、又はそれらの組み合わせを含む。前駆体ウェブ３４は、セルロース系材料を所望により含むことができる。一実施形態では、前駆体ウェブ３４はセルロース系材料を含まない。好適な前駆体ウェブの非限定的な例としては、高分子フィルム又は熱可塑性フィルムのようなフィルム、金属フォイル（例えばアルミニウム、真鍮、銅など）のようなフォイル、持続可能なポリマー、発泡体、合成繊維含有繊維状不織布ウェブ（例えばＴＹＶＥＫ（登録商標））、コラーゲンフィルム、キトサンフィルム、レーヨン、セロファンなどを含むウェブが挙げられる。好適な前駆体ウェブとしては、更に、積層体又はこれらの材料の配合物が挙げられる。
【００４６】
前駆体が繊維状ウェブの場合は、繊維状ウェブは、典型的には、フィルム材料と同様の機能を示すように、高密度を有することになる。そのような高密度の繊維状ウェブの一例は、ＴＹＶＥＫ（登録商標）である。
【００４７】
一実施形態では、前駆体ウェブ３４は高分子フィルムである。好適な高分子フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（例えば、ＴＥＦＬＯＮ）又はそれらの組み合わせのような熱可塑性フィルムが挙げられる。好適な高分子フィルムは、高分子の配合物又は混合物を含むことができる。
【００４８】
特定の実施形態では、前駆体ウェブ３４は、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリサッカライド、ポリカプロラクトンなど又はそれらの混合物のような持続可能なポリマーを含むウェブであってもよい。
【００４９】
エンボス加工前の前駆体ウェブ３４の厚さは、典型的には、約５〜約３００マイクロメートル、約５マイクロメートル〜約１５０マイクロメートル、約５マイクロメートル〜約１００マイクロメートル、又は約１５マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの範囲であろう。他の好適な厚さとしては、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１５０、２００、２５０、又は３００マイクロメートルが挙げられる。
【００５０】
高分子ウェブのような前駆体ウェブは、典型的には、約−１００℃〜約１２０℃、又は約−８０℃〜約１００℃、又は他の好適な範囲のガラス転移温度を有することになる。高分子ウェブのような前駆体ウェブは、約１００℃〜約３５０℃の融点を有することができる。例えば、ＬＤＰＥ、又はＬＤＰＥとＬＬＤＰＥとの配合物で形成された前駆体ウェブ３４は、約１１０℃〜約１２２℃の融点を有する。ポリプロピレンで形成された前駆体ウェブ３４は、約１６５℃の融点を有する。ポリエステルで形成された前駆体ウェブ３４は、約２５５℃の融点を有する。ナイロン６で形成された前駆体ウェブ３４は、約２１５℃の融点を有する。ＰＴＦＥで形成された前駆体ウェブ３４は、約３２７℃の融点を有する。
【００５１】
一実施形態では、プロセスは、前駆体ウェブの融点より低い温度で実行される。例えば、プロセスは、前駆体ウェブの融点より１０℃低い温度で実行され得る。別の実施形態では、プロセスは、前駆体ウェブの融点とほぼ等しい温度で実行される。一実施形態では、プロセスは、前駆体ウェブのガラス転移温度を超える温度で実行される。
【００５２】
所望により、プロセスでエンボス加工される前に、前駆体ウェブ３４を可塑化して脆性を下げることができる。
【００５３】
一実施形態では、前駆体ウェブ３４はひずみ硬化である。前駆体ウェブ３４のひずみ硬化性は、前駆体ウェブ３４が成形構造体８の離散型突出要素１０に適合することを容易にするために望ましい場合がある。これは、エンボス加工ウェブ１６の伸長要素２２の閉口遠位端部２４が望まれるエンボス加工ウェブを生産するために好ましい場合がある。
【００５４】
前駆体ウェブ３４は、本開示のエンボス加工プロセスによって本明細書に記載されている、エンボス加工ウェブ１６を形成するために十分な材料特性を有する高分子フィルムのような任意の材料であることができる。前駆体ウェブ３４は、典型的には、降伏点を有し、前駆体ウェブ３４は、好ましくは、その降伏点を越えて伸張されてエンボス加工ウェブ１６を形成する。すなわち、前駆体ウェブ３４は、所望の閉口遠位端部２４を有する離散型伸長要素２２を生成するまで前駆体ウェブ３４を破裂させずに歪めることができるように、又は、開口遠位端部２４を有する離散型伸長要素２２を含むエンボス加工ウェブの場合は、開口遠位端部２４を形成するように破裂するように歪めることができるように、十分な降伏特性を有さなくてはならない。下記に開示するように、所与のポリマーを破裂を伴って又は破裂を伴わずに伸張させて、所望の離散型伸長要素２２を有するエンボス加工ウェブ１６を形成することができるように、所与のポリマーに関して温度のようなプロセス条件を変化させることができる。したがって、概して、エンボス加工ウェブ１６を生産するための前駆体ウェブ３４として使用するのに好ましい出発原料は、低い降伏点及び高い延伸性を呈することが見出された。加えて、既に述べたように、前駆体ウェブは好ましくはひずみ硬化される。前駆体ウェブ３４として使用するのに好適なフィルムの例としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、及び線状低密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンとの配合物（ＬＬＤＰＥ／ＬＤＰＥ）を含むフィルムが挙げられる。
【００５５】
前駆体ウェブ３４はまた、十分に変形可能でなくてはならず、前駆体ウェブ３４として使用するために十分な延性も有さなくてはならない。本明細書で使用するとき、用語「変形可能」は、その弾性限度を越えて伸張されたときにその新しく形成された形態を実質的に保持するとともに、得られたエンボス加工ウェブ１６の離散型伸長要素２２の遠位端部２４で、及び／又は得られたエンボス加工ウェブ１６の離散型伸長要素２２の側壁に沿って、薄化を呈する材料を説明する。
【００５６】
前駆体ウェブ３４としての使用に適していることが見出された１つの材料は、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（ミシガン州Ｍｉｄｌａｎｄ）から入手可能なＤＯＷＬＥＸ ２０４５Ａポリエチレン樹脂である。２０マイクロメートルの厚さを有するこの材料のフィルムは、少なくとも１２ＭＰａの引張降伏、少なくとも５３ＭＰａの最大引張、少なくとも６３５％の最大延伸、及び少なくとも２１０ＭＰａの引張係数（２％正割）を有することができる（上記のそれぞれの測定値はＡＳＴＭ Ｄ ８８２に従って決定された）。他の好適な前駆体ウェブとしては、ＲＫＷ ＵＳ，Ｉｎｃ．（ジョージア州Ｒｏｍｅ）から入手可能な厚さ約２５マイクロメートル（１．０ミル）、坪量約２４グラム／平方メートル（「ｇｓｍ」）のポリエチレンフィルム、及びＲＫＷ ＵＳ，Ｉｎｃ．から入手可能な坪量約１４ｇｓｍ、厚さ約１５マイクロメートルのポリエチレン／ポリプロピレンフィルムが挙げられる。
【００５７】
前駆体ウェブ３４は、２つ以上のウェブの積層体であってもよく、共押出し成形された積層体であってもよい。例えば、前駆体ウェブ３４は２層を含んでもよく、前駆体ウェブ３４は３層を含んでもよく、その最も内側の層はコア層と呼ばれ、最も外側の２層はスキン層と呼ばれる。一実施形態では、前駆体ウェブ３４は約２５マイクロメートル（０．００１インチ）の全体厚を有し、そのコア層の厚さは約１８マイクロメートル（０．０００７インチ）であり、それぞれのスキン層の厚さは約３．５マイクロメートル（０．０００１５インチ）である。一実施形態では、それらの層は異なる応力−ひずみ特性及び／又は弾性特性を有するポリマーを含むことができる。
【００５８】
前駆体ウェブ３４は、従来の共押出し成形フィルム製造装置で多層フィルムを製造するための従来の手順を用いて作製され得る。配合物を含む層が必要とされる場合は、上記構成成分のペレットをまず乾燥配合してから押出し機で溶融混合してその層を供給することができる。あるいは、押出し機内での混合が不十分である場合は、ペレットをまず乾燥配合し、次いで、予複合する押出し機内で溶融混合した後に再びペレット化してからフィルム押出しすることができる。前駆体ウェブ３４の作製に好適な方法は、米国特許第５，５２０，８７５号及び同第６，２２８，４６２号に開示されている。
【００５９】
概して、高い面密度（又は小さい平均中心間距離）の離散型伸長要素２２をエンボス加工ウェブ１６上に形成する能力は、前駆体ウェブ３４の厚さによって制限され得る。
【００６０】
特定の実施形態では、前駆体ウェブ３４は界面活性剤を所望により更に含むことができる。使用される場合、好ましい界面活性剤は非イオン類のものを含み、例えば、アルコールエトキシレート、アルキルフェノールエトキシレート、カルボン酸エステル、グリセロールエステル、脂肪酸のポリオキシエチレンエステル、アビエチン酸と関係する脂肪族カルボン酸のポリオキシエチレンエステル、無水ソルビトールエステル、エトキシル化無水ソルビトールエステル、エトキシル化天然脂肪、油、及びろう、脂肪酸のグリコールエステル、カルボン酸アミド、ジエタノールアミン凝縮物、及びポリアルキレンオキシドブロックコポリマーなどである。選択される界面活性剤の分子量は、約２００グラム／モル〜約１０，０００グラム／モルの範囲であることができる。好ましい界面活性剤は、約３００〜約１，０００グラム／モルの分子量を有する。
【００６１】
使用する場合、前駆体ウェブ３４に最初に配合される界面活性剤のレベルは、前駆体ウェブ３４の総重量の最高１０重量百分率までであることができる。好ましい分子量範囲（３００〜１，０００グラム／モル）の界面活性剤は、前駆体ウェブ３４の総重量の概ね５重量百分率以下の、より低いレベルで加えてもよい。
【００６２】
特定の実施形態では、前駆体ウェブ３４はまた、そのポリマー配合物内に二酸化チタンも含むことができる。二酸化チタンは、エンボス加工ウェブ１６の不透明度を増すために提供することができる。二酸化チタンは、低密度ポリエチレンのような前駆体ウェブ３４の最高約１０重量百分率まで加えることができる。
【００６３】
例えば粒子状皮膚処理剤又は保護剤のような粒子状物質、又は例えばゼオライトのような匂い吸収活性物質のようなその他の添加物を、前駆体ウェブ３４の１つ以上の層に所望により加えてもよい。いくつかの実施形態では、粒子状物質を含むエンボス加工ウェブは、皮膚と接触する用途で使用されるとき、活性物質が皮膚と非常に直接的かつ効率的なやり方で接触することを可能にすることができる。具体的には、いくつかの実施形態では、離散型伸長要素２２のフォーメーションは、その遠位端部２４で又はその近くで粒子状物質を露出することができる。したがって、エンボス加工ウェブ１６が皮膚と接触する用途で使用されるときは、スキンケア剤のような活性物質を離散型伸長要素２２の遠位端部２４に又はその近くに局部集中させて、そのようなスキンケア剤と皮膚との直接接触を可能にすることができる。
【００６４】
前駆体ウェブ３４に粒子状物質を使用する場合、その平均粒径は、典型的には０．２〜約２００マイクロメートル、又は約５マイクロメートル〜約１００マイクロメートルであろう。雲母干渉粒子のような特定の粒子状物質の使用は、エンボス加工ウェブ１６の外観を劇的に改善することができる。
【００６５】
前駆体ウェブ３４はまた、エンボス加工ウェブ１６の外観を改善するために、顔料、レーキ、トナー、染料、インク、又は他の薬剤のような、材料に色を付与するために使用される着色剤を所望により含んでもよい。
【００６６】
本明細書で好適な顔料としては、無機顔料、真珠光沢顔料、干渉顔料などが挙げられる。好適な顔料の非限定的な例としては、タルク、雲母、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸マグネシウムアルミニウム、シリカ、二酸化チタン、酸化亜鉛、ベンガラ、鉄黄、黒酸化鉄、カーボンブラック、ウルトラマリン、ポリエチレンパウダー、メタクリレートパウダー、ポリスチレンパウダー、シルクパウダー、結晶質セルロース、デンプン、雲母チタン、酸化鉄雲母チタン、オキシ塩化ビスマスなどが挙げられる。
【００６７】
好適な着色ウェブは、２０１０年３月１１日付で出願された「ＣＯＬＯＲＥＤ ＷＥＢ ＭＡＴＥＲＩＡＬ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＰＬＵＲＡＬＩＴＹ ＯＦ ＤＩＳＣＲＥＴＥ ＥＸＴＥＮＤＥＤ ＥＬＥＭＥＮＴＳ」（Ｐ＆Ｇの事例１１６３４号）と題する同時係属の米国特許出願第＿＿／＿＿，＿＿号、及び２０１０年３月１１日付で出願された「ＷＥＢ ＭＡＴＥＲＩＡＬ ＥＸＨＩＢＩＴＩＮＧ ＶＩＥＷＩＮＧ−ＡＮＧＬＥ ＤＥＰＥＮＤＥＮＴ ＣＯＬＯＲ ＡＮＤ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＰＬＵＲＡＬＩＴＹ ＯＦ ＤＩＳＣＲＥＴＥ ＥＸＴＥＮＤＥＤ ＥＬＥＭＥＮＴＳ」（Ｐ＆Ｇの事例１１６３５号）と題する同時係属の米国特許出願第＿＿／＿＿，＿＿号に記載されている。
【００６８】
前駆体ウェブ３４はまた、充填剤及び可塑剤などを所望により含んでもよい。
【００６９】
エンボス加工ウェブ
前駆体ウェブ３４は、望ましい柔らかい手触り及び審美的に快い外観のような様々な望ましい構造的特徴及び特性を有することができるエンボス加工ウェブ１６を形成するために、本開示のプロセスに従ってプロセスされる。前駆体ウェブ３４は、成形構造体８と、前駆体ウェブ３４を成形構造体８の離散型突出要素１０に適合させるために提供される静圧プレナム３６との間に位置づけられる。図６を参照すると、それによって生成される離散型伸長要素２２を有するエンボス加工ウェブ１６を示す。図７に示すように、離散型伸長要素２２は、（図８に示すような）開口近位端部３０、及び（図６及び７に示すような）開口又は閉口遠位端部２４を有する。
【００７０】
一実施形態では、本明細書に記載されるプロセスから得られるエンボス加工ウェブ１６は、米国特許第７，４０２，７２３号又は同第７，５２１，５８８号に記載されているのと同様の構造体１０を有することができる。
【００７１】
この３次元のエンボス加工ウェブ１６は、前述したように、単層のウェブ材料であっても多層の共押出し成形若しくは積層体のウェブ材料であってもよい前駆体ウェブ３４から生産される。積層体フィルム材料は、スキン層を含むフィルムを包含する積層体フィルムを製造するために当該技術分野において既知のように共押出し成形されてもよい。図６に図示する実施形態では、前駆体ウェブ３４は、第１の層１８と第２の層２０とを含む２層積層体フィルムである。
【００７２】
離散型伸長要素２２は、概して、ウェブの第１の表面２６に突出したウェブ伸長部として形成される。エンボス加工ウェブ１６上の離散型伸長要素２２の数、サイズ、及び分布は、望まれるソフト感、音の効果、及び視覚効果に基づいて予め決定することができる。使い捨て吸収性物品のトップシート、バックシート若しくは剥離包装紙、又は包装材のような用途では、離散型伸長要素２２がエンボス加工ウェブ１６の一面からのみ突出するのが望ましい場合がある。したがって、エンボス加工ウェブ１６が使い捨て吸収性物品のトップシートとして使用されるとき、エンボス加工ウェブ１６は、特に優れたソフト感のための皮膚接触を離散型伸長要素２２が与えるように配向され得る。更に、閉口遠位端部２４を有する離散型伸長要素２２を有することは、再湿潤の低減、すなわち、トップシートの孔から下の吸収層にいったん通過した後に、トップシートの表面に再び戻る流体の量の低減をもたらすことができる。
【００７３】
図７を参照すると、離散型伸長要素２２は、エンボス加工ウェブ１６の第１の表面２８から突出するものとして説明され得る。したがって、離散型伸長要素２２は、前駆体ウェブ３４と一体化されており、前駆体ウェブ３４の永久の局所塑性変形によって形成されたものとして説明され得る。離散型伸長要素２２は、開口近位部３０及び閉口又は開口遠位端部２４を画定する側壁２８を有するものとして説明され得る。離散型伸長要素２２は、それぞれ、隣接する伸長要素の間の最小振幅Ａｍｉｎから、閉口又は開口遠位端部２４における最大振幅Ａｍａｘまでを測定した高さｈを有する。離散型伸長要素２２は、直径ｄを有し、概ね円筒形の構造体１０では、これは横断面の外径である。「横」は、第１の表面２６の平面と概ね平行であることを意味する。不均一の横断面を有する概ね円柱形の離散型伸長要素２２、及び／又は非円筒形構造体である離散型伸長要素２２では、直径ｄは、離散型伸長要素の高さｈの２分の１での平均横断面寸法として測定される。したがって、それぞれの離散型伸長要素に関して、ｈ／ｄとして定義されるアスペクト比を決定することができる。離散型伸長要素は、少なくとも約０．２、少なくとも約０．３、少なくとも約０．５、少なくとも約０．７５、少なくとも約１、少なくとも約１．５、少なくとも約２、少なくとも約２．５、又は少なくとも約３のアスペクト比ｈ／ｄを有することができる。離散型伸長要素２２は、典型的には、少なくとも約３０マイクロメートル、少なくとも約５０マイクロメートル、少なくとも約６５マイクロメートル、少なくとも約８０マイクロメートル、少なくとも約１００マイクロメートル、少なくとも約１２０マイクロメートル、少なくとも約１５０マイクロメートル、又は少なくとも約２００マイクロメートルの高さｈを有することになる。伸長要素は、典型的には、前駆体ウェブの厚さと少なくとも同じ高さか、又は前駆体ウェブの厚さの少なくとも２倍、又は好ましくは前駆体ウェブの厚さの少なくとも３倍の高さになることになる。離散型伸長要素２２は、典型的には、約５０マイクロメートル〜約５，０００マイクロメートル、約５０マイクロメートル〜約３，０００マイクロメートル、約５０マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、約６５マイクロメートル〜約３００マイクロメートル、又は約７５マイクロメートル〜約２００マイクロメートルの直径ｄを有することになる。特定の実施形態では、離散型伸長要素２２は、最高約２．５センチメートル、最高約２センチメートル、最高約１．５センチメートル、最高約１センチメートル、最高約０．５センチメートル、又は最高約０．１センチメートルの、より大きい直径ｄを有することができる。
【００７４】
概して非円柱形又は不規則な形を有する離散型伸長要素２２では、離散型伸長要素の直径は２分の１の高さでの離散型伸長要素の回転半径の２倍として定義され得る。
【００７５】
伸長要素が開口した伸長要素の側壁の一部分を有するようにウェブ材料全体にわたって長手方向に伸びる、隆起のような形を有する離散型伸長要素では、離散型伸長要素の直径は、伸長要素の２分の１の高さでの２つの対向する側壁の間の平均最小幅として定義され得る。
【００７６】
概して、任意の個々の離散型伸長要素の実際の高さｈを決定することは難しい場合があり、かつ実際の高さは変化する場合があるので、複数の離散型伸長要素２２の平均高さｈａｖｇは、エンボス加工ウェブ１６の既定の区域にかけての平均最小振幅Ａｍｉｎ及び平均最大振幅Ａｍａｘを決定することによって決定され得る。そのような平均高さｈｐａｖｇは、典型的には、上述した高さの範囲内に収まることになる。同様に、変化する断面寸法では、平均直径ｄａｖｇは複数の離散型伸長要素２２に関して決定され得る。そのような平均直径ｄａｖｇは、典型的には、上述の直径の範囲内に収まることになる。そのような振幅及び他の寸法測定は、コンピューター支援走査顕微鏡及びデータプロセシングのような、当該技術分野で既知の任意の方法によって行うことができる。したがって、エンボス加工ウェブ１６の既定の部分の離散型伸長要素２２の平均アスペクト比ＡＲａｖｇは、ｈａｖｇ／ｄａｖｇとして表現され得る。
【００７７】
一実施形態では、離散型伸長要素の直径は、一定であるか、又は、振幅の増加（振幅は増し、閉口又は開口遠位端部２４で最大になる）とともに減少する。離散型伸長要素２２の直径又は平均横断面寸法は、近位部分で最大となり得、横断面寸法は遠位端部に向かって徐々に減少する。この構造体１０は、エンボス加工ウェブ１６を成形構造体８から確実に容易に取り外すことができるようにするのを助けるために望ましいと考えられる。別の実施形態では、離散型伸長要素２２の直径は、増加する振幅とともに増加する。例えば、離散型伸長要素２２は、きのこ形を有することができる。
【００７８】
前駆体ウェブ３４の薄化は、高いアスペクト比の離散型伸長要素２２を形成するために必要な比較的深い引き伸ばし（drawing）のために生じ得る。例えば、薄化は閉口又は開口遠位端部２４で、及び／又は側壁に沿って、観察され得る。「観察される」とは、拡大された断面において観察されたときに、その薄化が明確であることを意味する。そのような薄化は、触れられたときの圧縮又はせん断に対してその薄化されている部分がほとんど抵抗を示さないので、有益であり得る。例えば、エンボス加工ウェブ１６の離散型伸長要素２２を示している側面上に人が触れたとき、その人の指先は、まず離散型伸長要素２２の閉口又は開口遠位端部２４に接触する。離散型伸長要素２２の高いアスペクト比のために、及び遠位端部２４で及び／又は側壁に沿っての前駆体ウェブ３４の壁の薄化のために、離散型伸長要素２２は、その人の指によってエンボス加工ウェブ１６に課される圧縮又はせん断に対する抵抗をほとんど示さない。この抵抗の欠如は、ベロア布地の触感によく似た柔らかな触感として感じ取られる。
【００７９】
閉口又は開口遠位端部２４で及び／又は側壁に沿っての前駆体ウェブ３４の薄化は、前駆体ウェブ３４の厚さに対して、又はエンボス加工ウェブ１６の離散型伸長要素２２を完全に取り囲むランド区域の厚さに対して測定され得る。前駆体ウェブ３４は、典型的には、前駆体ウェブ３４の厚さに対して少なくとも約２５％、少なくとも約５０％、又は少なくとも約７５％の薄化を呈することになる。前駆体ウェブ３４は、典型的には、エンボス加工ウェブ１６の離散型伸長要素２２を取り囲むランド区域の厚さに対して少なくとも約２５％、少なくとも約５０％、又は少なくとも約７５％、少なくとも約８５％の薄化を呈することになる。
【００８０】
本明細書に開示されているような離散型伸長要素２２のみを有し、巨視的な孔又は開口遠位端部２４を有する離散型伸長要素２２を有さない液体不透過性のウェブは、液体透過性が要求されない任意の用途に柔らかさを提供することができることに注目すべきである。したがって、一実施形態では、プロセスは、エンボス加工ウェブ１６の少なくとも１つの面上に柔らかく絹のような触感を呈するエンボス加工ウェブ１６を生産し、エンボス加工ウェブ１６のこの絹のような感触の表面は離散型伸長要素２２のパターンを呈し、離散型伸長要素２２のそれぞれはウェブ表面の突出した伸長部であり、かつ開口近位部分３０及び閉口又は開口遠位端部２４を画定する側壁を有し、離散型伸長要素２２は開口近位部分３０で又はその近くで最大横断面寸法を有する。
【００８１】
エンボス加工ウェブ１６はまた、改善された音の効果も呈することができる。例えば、取扱い又は手動操作されているとき、エンボス加工ウェブ１６は前駆体ウェブ３４と比べて小さい音を発する。所望により、特定のエンボス加工パターンは、触れた又は擦ったときに明確な望ましい音を発することができる。
【００８２】
第１の表面２６の単位面積当たりの離散型伸長要素２２の数である、離散型伸長要素２２の「面密度」を最適化することが可能であり、エンボス加工ウェブ１６は、典型的には、１平方センチメートル当たり約４〜約１０，０００、約９５〜約１０，０００、約２４０〜約１０，０００、約３５０〜約１０，０００、約５００〜約５，０００、又は約７００〜約３，０００の離散型伸長要素２２を含むことになる。概して、中心間距離は、十分な触感のために最適化することができると同時に、離散型伸長要素２２の間に液体のような物質を閉じ込めることを可能な限り減らすことができる。隣接する離散型伸長要素２２の間の中心間距離は、約１００マイクロメートル〜約１，０００マイクロメートル、約３０マイクロメートル〜約８００マイクロメートル、約１５０マイクロメートル〜約６００マイクロメートル、又は約１８０マイクロメートル〜約５００マイクロメートルであり得る。
【００８３】
エンボス加工ウェブ１６を使い捨て吸収性物品のトップシートとして用いるとき、エンボス加工ウェブ１６は、更に、エンボス加工ウェブ１６を液体が流れて通過することを可能にするマクロ孔を含むことができる。
【００８４】
エンボス加工ウェブの作製プロセス
再び図９を参照すると、エンボス加工ウェブ１６の形成プロセスは、静圧プレナム３６と成形構造体８との間に前駆体ウェブ３４を供給する工程と、前駆体ウェブ３４の部分を成形構造体８の離散型突出要素１０に適合させるために十分な、前駆体ウェブ３４及び成形構造体８に対して静圧プレナム３６からのガス圧力を印加する工程であって、それにより、離散型伸長要素２２を有するエンボス加工ウェブ１６を形成する、工程とを含む。成形構造体８への前駆体ウェブ３４の適合は、生成される圧力及び成形構造体８のトポグラフィーに依存して、部分適合であっても、実質的適合であっても、又は完全適合であってもよい。理論による束縛はしないが、開口遠位端部２４は、前駆体ウェブ３４を局所的に破裂させながら前駆体ウェブ３４を成形構造体８の離散型突出要素１０と適合させることによって形成され得ると考えられる。
【００８５】
エンボス加工ウェブ１６を形成するために前駆体ウェブ３４の永久変形を得るために、印加される圧力は、前駆体をその降伏点を越えて伸張させるために概ね十分な圧力である。
【００８６】
プロセスは、バッチプロセスであっても連続プロセスであってもよい。バッチプロセスは、成形構造体８と静圧プレナム３６との間に置かれる前駆体ウェブ３４材料の個々のシートを提供する工程を含むことができる。
【００８７】
連続プロセスは、巻きを解かれて成形構造体８と静圧プレナム３６との間に供給される、前駆体ウェブ３４材料のロールを提供する工程を含むことができる。成形構造体８は、例えば、ロールの形状であることができる。前駆体ウェブ３４が成形構造体８のロールと静圧プレナム３６との間を通過するにつれて、エンボス加工ウェブ１６が形成される。
【００８８】
このプロセスは、比較的短い保持時間を有することができる。本明細書で使用するとき、用語「保持時間」は、前駆体ウェブ３４の所与の部分に圧力が印加される時間を指し、通常、前駆体ウェブ３４の所与の部分が成形構造体８と静圧プレナム３６との間に位置づけられている時間である。圧力は、典型的には、約５秒未満、約１秒未満、約０．５秒未満、約０．１秒未満、約０．０１秒未満、又は約０．００５秒未満の保持時間の間、前駆体ウェブ３４に印加される。例えば、保持時間は約０．５ミリ秒〜約５０ミリ秒であり得る。そのような比較的短い保持時間であっても、本明細書に記載されている所望の構造的特徴を有するエンボス加工ウェブを生産することができる。結果的に、本開示のプロセスは、エンボス加工ウェブの高速生産を可能にする。
【００８９】
前駆体ウェブ３４は、少なくとも毎秒約０．０１メートル、少なくとも毎秒約１メートル、少なくとも毎秒約５メートル、又は少なくとも毎秒約１０メートルの速度で成形構造体８と静圧プレナム３６との間に供給され得る。他の好適な速度としては、例えば、少なくとも毎秒約０．０１、０．０５、０．１、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０メートルが挙げられる。
【００９０】
成形構造体８の離散型突出要素１０及び印加される圧力の形のような因子に依存して、本開示のプロセスによって生産されるエンボス加工ウェブ１６の伸長要素の遠位端部２４は、閉口又は開口しているかのいずれかであることができる。
【００９１】
プロセスは周囲温度で実行することが可能であり、すなわちそれは、成形構造体８、及び／又は前駆体ウェブ３４に熱を意図的に印加することはないことを意味する。しかし、特に連続プロセスでは、成形構造体８と静圧プレナム３６との間の圧力によって熱が生成され得ることを認識されたい。したがって、プロセス条件を例えば周囲温度のような所望の温度で維持するために、成形構造体８及び／又は静圧ガスプレナムのガスを冷却してもよい。
【００９２】
プロセスはまた、高温を有する前駆体ウェブ３４を用いて実行してもよい。例えば、前駆体ウェブ３４の温度を前駆体ウェブ３４の融点より低くすることができる。例えば、前駆体ウェブ３４の温度を、前駆体ウェブ３４の融点より少なくとも約１０℃低くすることができる。前駆体ウェブ３４、特にポリエチレンを含む前駆体ウェブ３４は、プロセスの間に約１０℃〜約２００℃、約１０℃〜約１２０℃、約２０℃〜約１１０℃、約１０℃〜約８０℃、又は約１０℃〜約４０℃の温度を有することができる。静圧プレナム３６のための加熱された流体圧力源を使用して前駆体ウェブ３４を加熱することによって、及び／又は成形構造体８を加熱することによって、前駆体ウェブ３４をプロセス中に加熱することができる。例えば、静圧プレナム３６のための圧力源として、加熱されたガスを使用することができる。
【００９３】
一実施形態では、前駆体ウェブは、成形構造体と適合基材との間に提供される前は加熱されない。別の実施形態では、前駆体ウェブ、成形構造体、及び適合基材は、成形構造体と適合基材との間に前駆体ウェブが提供される前は加熱されない。
【００９４】
概して、本発明のプロセスは、約１０℃〜約２００℃、約１０℃〜約１２０℃、約１０℃〜約８０℃、又は約１０℃〜約４０℃の温度で実行され得る。温度は、静圧プレナムと成形構造体８との間のニップで温度を測定するように、例えば、赤外線温度計又はレーザー温度計のような非接触式の温度計によって測定することができる。また、温度は、Ｐａｐｅｒ Ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＴｈｅｒｍｏｌａｂｅｌのような温度感知材料を用いて決定してもよい。
【００９５】
平均圧力は、静圧プレナム３６によって提供される。平均圧力は、成形構造体８と静圧プレナム３６との間に位置づけられる前駆体ウェブ３４を成形構造体８の離散型突出要素１０に適合させて、エンボス加工ウェブ１６を形成するために十分な圧力である。概して、成形構造体８と静圧プレナム３６との間に提供される平均圧力は、約０．１ＭＰａ〜約２５ＭＰａ、約１ＭＰａ〜約２０ＭＰａ、約０．５ＭＰａ〜約１０ＭＰａ、約１０ＭＰａ〜約２５ＭＰａ、又は約０．５ＭＰａ〜約５ＭＰａである。
【００９６】
このプロセスは更に、前駆体ウェブ３４を成形構造体８と静圧プレナム３６との間に提供する前に、スリップ剤を前駆体ウェブ３４及び／又は成形構造体８に適用する工程を所望により含むことができる。これは、特に連続プロセスでは、前駆体ウェブ３４と成形構造体８との間の摩擦を低減するために有益であり得る。好適なスリップ剤の非限定的な例としては、シリコーン、タルク、潤滑油などが挙げられる。
【００９７】
このプロセスは、エンボス加工ウェブ１６を更に操作するために、所望により他のプロセスと組み合わせることができる。一実施形態では、そのような追加的プロセスを同じプロセス製造ラインでこのプロセスと組み合わせて、例えば吸収性物品を生産することができる。一実施形態では、このプロセスを、米国特許第２００６／００８７０５３ Ａ１号又は同第２００５／００６４１３６ Ａ１号に記載されているプロセスのような、エンボス加工ウェブ１６にマクロ孔を付与することができるプロセスと組み合わせる。そのようなプロセスの組み合わせは、吸収性物品のトップシートとしての使用に好適であり得るマクロ孔を有するエンボス加工ウェブ１６を生産することができる。そのようなマクロ孔を有するエンボス加工ウェブ１６を、次いで、好ましくは同じプロセス製造ラインで、吸収性コア及びバックシートなどのような他の吸収性物品構成要素と組み合わせることによって、吸収性物品に変換することができる。
【００９８】
上で説明したプロセスのほかに、エンボス加工ウェブを作製するための代替プロセスも企図される。プロセスは、更に、第２の圧力源からの圧力を印加する工程を含む。第２の圧力源は、静的液圧プレナム、静的ガス圧プレナム、エアナイフのような高速ガス圧源（velocity gas pressure）、従来のハイドロフォーミングプロセスに用いられているような高速液圧源、及び適合基材からなる群から選択可能である。米国仮特許出願第６１／１５９，９０６号は、本開示のプロセスでの使用に好適な適合基材を開示している。第２の圧力源によって前駆体ウェブ３４に印加される圧力は、典型的には、前述の静圧プレナム３６によって前駆体ウェブ３４に印加される圧力と同程度となる。第２の圧力源は、静圧プレナムの前又は後に、前駆体ウェブに圧力を印加することができる。例えば、プロセスは、複数の静圧プレナムの使用を含むことができる。一実施形態では、少なくとも２つの静圧プレナムが提供され、圧力は成形構造体８と第１の静圧プレナムとの間の前駆体ウェブ３４の第１の部分に印加される。次いで、成形構造体８と第２の静圧プレナムとの間の前駆体ウェブ３４の第１の部分に圧力を印加することができる。これは、成形構造体の同じ離散型突出要素と位置合わせされた前駆体ウェブの部分を更に適合させることができる。これは、プロセスによって形成される離散型伸長要素の補強を可能にすることができる。
【００９９】
エンボス加工ウェブの使用
エンボス加工ウェブは、吸収性物品（トップシート、バックシート、又は剥離包装紙など）、包装材（フローラップ、シュリンクラップ、又はポリバッグなど）、ゴミ袋、食品用ラップ、デンタルフロス、拭き取り用品、電子部品、壁紙、衣類、エプロン、ウィンドウシェード、プレースマット、ブックカバーなどの構成要素材料としての使用を含む多くの異なるやり方で使用され得る。
【実施例】
【０１００】
以下は、本発明のエンボス加工ウェブを作製するためのプロセスの非限定的な例である。
【０１０１】
（実施例１）
エンボス加工ウェブは、静圧ガスプレナム、及び１平方センチメートル当たり約１５５０個の離散型突出要素（２．５４平方ｃｍ（インチ）当たり約１０，０００個の離散型突出要素、１００メッシュ）を有する成形構造体を用いて製造される。成形構造体はＤＥＬＲＩＮアセタールで作製されており、約１ｍｍの厚さを有する。離散型突出要素は、約２５０マイクロメートルの高さ、約１０５マイクロメートルの直径（２分の１の高さで測定）、及び約２７０マイクロメートルの中心間距離を有する。離散型突出要素の側壁は約８度の角度でテーパーされる。突出要素の遠位端部は約８８マイクロメートルの直径を有する。離散型突出要素は、隣接する突出要素に対してオフセットされる。
【０１０２】
前駆体ウェブ３４としては、厚さ約１５マイクロメートル、坪量約１４．２グラム／平方メートル（「ｇｓｍ」）の、ＲＫＷ ＵＳ，Ｉｎｃ．から入手したポリエチレンフィルムを使用した。
【０１０３】
エンボス加工プロセスは、約２０℃の周囲温度で成形構造体を用いて高速リサーチプレスを用いて行う。高速リサーチプレスは、米国特許公開第２００９／０１２０３０８号に詳述されており、前駆体ウェブ３４をエンボス加工するための連続生産ラインプロセスのシミュレーションをするように設計されている。このプレスは、ゴム（４０Ａジュロメータのネオプレン）によって囲まれた２５ｍｍ×２５ｍｍの穴を有するマニホールドプレートを含み、高圧源に接続されて、静圧ガスプレナムのための圧力を送達する。成形構造体は、約１．８ｍｍの圧縮距離までマニホールドプレートのゴムと係合し、成形構造体とゴムとの間で前駆体ウェブを密封する。それにより、前駆体ウェブの成形構造体に面する側に大気圧が存在し、前駆体ウェブのその反対の側には約２ＭＰａの、静圧ガスプレナムからの圧力が存在することになり、前駆体ウェブにわたって静圧ガスプレナムによって圧力差が生成される。プレスは、直径２０５ｍｍの成形構造体ロール直径をシミュレートするように動作される。前駆体ウェブ３４は、約２．７４ｍ／秒のシミュレーション速度で成形構造体８と静圧ガスプレナムとの間に供給される。保持時間は約０．１９秒である。得られたエンボス加工ウェブは、約１００マイクロメートルの平均高さ及び開口遠位端部（図１０Ａに示すような）又は閉口遠位端部（図１０Ｂに示すような）を有する離散型伸長要素を含む。
【０１０４】
本明細書に開示されている寸法及び値は、列挙した正確な数値に厳しく制限されるものとして理解すべきではない。それよりむしろ、特に規定がない限り、こうした各寸法は、列挙された値とその値周辺の機能的に同等の範囲との両方を意味することが意図される。例えば、「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することを意図している。
【０１０５】
特に明記しない限り、一実施形態に関する技術的特徴が本明細書で開示されるとき、その特徴は他の実施形態又は請求項に開示されている任意の他の特徴と組み合わせることができる。
【０１０６】
「発明を実施するための形態」で引用した全ての文献は、関連部分において本明細書に参考として組み込まれるが、いずれの文献の引用も、それが本発明に関して先行技術であることを容認するものとして解釈すべきではない。本書における用語のいずれかの意味又は定義が、参考として組み込まれた文献における同一の用語のいずれかの意味又は定義と相反する限りにおいては、本書においてその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。
【０１０７】
本発明の特定の実施形態が例示され、記載されてきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の様々な変更及び修正を実施できることが、当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲内にあるそのようなすべての変更及び修正を、添付の「特許請求の範囲」で扱うものとする。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の離散型伸長要素を備えるエンボス加工ウェブの作製プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性フィルムのようなウェブ材料は、吸収性物品の構成要素材料（トップシート及びバックシートなど）、包装材（フローラップ、シュリンクラップ、及びポリバッグなど）、ゴミ袋、食品用ラップ、デンタルフロス、拭き取り用品、電子部品などを含む様々な用途を有する。ウェブ材料のこれらの用途の多くにとって、所望の感触、視覚的印象、及び／又は聴覚的印象を有するウェブ材料の表面を提供することができる非平坦化された表面をウェブ材料が有することは有益であり得る。
【０００３】
柔らかく絹のような触感を呈する高分子ウェブは、真空成形プロセス又はハイドロフォーミングプロセスによって作製され得る。典型的な真空成形プロセスでは、前駆体ウェブを加熱し、成形構造体に被せる。次いで、真空の力によって前駆体ウェブを成形構造体のテクスチャーに適合させる。得られる高分子ウェブは、成形構造体のテクスチャー及び適合の程度に依存する、柔らかく絹のような触感を提供することができるテクスチャーを有する。真空成形プロセスは、柔らかく絹のような高分子ウェブの作製に好適であり得るが、真空成形プロセスは、典型的には、前駆体ウェブ上に課されることが可能な圧力の量に関して制限される。結果的に、通常は、成形構造体に対して前駆体フィルムを真空成形するために、成形構造体上に配置する前に前駆体フィルムを加熱して、前駆体フィルムをかなり柔らかくする又は溶解する必要がある。真空成形プロセスは、したがって、プロセスがどれだけ速く実行され得るかという観点からは、プロセスによってもたらされる加熱工程及び制限された圧力のために、非効率的なプロセスである。
【０００４】
典型的なハイドロフォーミングプロセスでは、前駆体ウェブを成形構造体に被せて、高圧及び高温の水ジェットによって成形構造体のテクスチャーと適合させる。得られる高分子ウェブは、成形構造体のテクスチャーに依存する、柔らかく絹のような触感を提供することができるテクスチャーを有することができる。ハイドロフォーミングプロセスは、柔らかく絹のような高分子ウェブを製造する能力は有するが、典型的には、高圧及び高温の水ジェット、並びにその後の脱水工程を含む乾燥工程の使用が関わる高価で非効率的なプロセスである。
【０００５】
エンボス加工は、典型的には、基材を機械的に加工して、エンボスロール上に彫られた又は何らかの方法で形成されたパターンの深さ及び輪郭に圧力下で基材を適合させる作用が関わるプロセスである。エンボス加工は消費者用品の生産に広く使用されている。製造業者はエンボス加工プロセスを用いて、布地、紙、合成材、プラスチック材、金属、及び木材で作製された製品にテクスチャー又はレリーフのパターンを付与する。
【０００６】
エンボス加工プロセスは、高分子フィルムにテクスチャーをもたらすために使用されてきた。しかし、そのようなエンボス加工プロセスは、典型的には、エンボス加工ウェブを生産するためにエンボス加工をする前に、成形構造体上に溶融樹脂を押出して成形すること、又は、成形構造体に定置する前に前駆体ウェブを加熱することを要求する。次いで、エンボス加工ウェブを、典型的には、加熱された前駆体ウェブ又は溶融樹脂をエンボス加工するために使用されるエンボスロール又はプレートを冷却することによって冷却する。この冷却工程は、しばしば、エンボス加工ウェブにテクスチャーを定着させるために使用される。しかし、これらの加熱工程及び冷却工程は、不要なコスト及び非効率性並びに複雑さをプロセスに追加する。加えて、そのようなエンボス加工プロセスには、典型的には、遅く非効率的なプロセスを結果的にもたらし得る比較的多大な保持時間が関与する。
【０００７】
また、典型的には、従来のエンボス加工プロセスを用いて前駆体ウェブに比較的小規模のテクスチャーを付与することは困難である。更に、典型的なエンボス加工プロセスは、ウェブ全体に比較的均一の厚さを有するエンボス加工ウェブを生産する傾向がある。
【０００８】
例えば、米国特許第５，９７２，２８０号は、刻み込まれたエンボス加工ロールの熱い表面及びチャンバ内で印加される静圧を利用して、ウェブを加熱しエンボス加工ロールの表面に被せて変形させるエンボス加工プロセスを開示している。このプロセスは、典型的にはウェブの軟化温度より高い高温及び約０．００７ＭＰａ〜約０．７ＭＰａの比較的低い圧力を使用する。結果として、ウェブの１つの表面のみに配置される凹みとしてエンボス加工パターンが形成され、ウェブの反対側の表面は影響されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第５，９７２，２８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
当該技術分野における知識にも関わらず、所望の感触、視覚的印象、及び／又は聴覚的印象を有するエンボス加工ウェブ、特に、エンボス加工ウェブの所望の区域が薄化されているエンボス加工ウェブを作製するためのより効率的なプロセスの開発を求める要求はなおある。特定の態様では、所望のプロセスは、プロセスが要求するエネルギー及び資源に関して効率的である。特定の態様では、所望のプロセスは、高速で運転することが可能である。特定の態様では、所望のプロセスは、周囲温度のような比較的低温で運転することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一実施形態では、エンボス加工ウェブの作製プロセスは、静圧ガスプレナムと、複数の離散型突出要素を有する成形構造体との間に前駆体ウェブを供給する工程を含む。この方法は、更に、成形構造体に対向する前駆体ウェブに対して静圧ガスプレナムからの圧力を印加する工程であって、前駆体ウェブを成形構造体の離散型突出要素に適合させるために十分な差圧を前駆体ウェブにわたって生成して、それにより、開口近位端部を有する複数の離散型伸長要素を備えるエンボス加工ウェブを形成する、工程を含む。
【００１２】
本発明の追加的な特徴は、図、実施例、及び添付の特許請求の範囲とともに以下の詳細な説明を評価することによって当業者には明らかとなり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の実施形態による成形構造体の一部分の斜視図。
【図２】図１に示した成形構造体の一部分の拡大斜視図。
【図３】本開示の実施形態による成形構造体の平面図。
【図４】本開示の実施形態による成形構造体の突出要素の側面図。
【図５】本開示の実施形態による成形構造体の側面図を示す顕微鏡写真。
【図６】本開示の実施形態によるプロセスによって形成されたエンボス加工ウェブの一部分の斜視図。
【図７】本開示の実施形態によるプロセスによって形成されたエンボス加工ウェブの一部分の断面図。
【図８】本開示の実施形態によるプロセスによって形成された、開口遠位端部を有する離散型伸長要素を有するエンボス加工ウェブの一部分の斜視図。
【図９】本開示の実施形態によるプロセスの略図であり、静圧ガスプレナムを図示する。
【図１０Ａ】本開示の実施形態によるプロセスによって形成されたエンボス加工ウェブの底面の顕微鏡写真。
【図１０Ｂ】本開示の実施形態によるプロセスによって形成されたエンボス加工ウェブの底面の顕微鏡写真。
【００１４】
本明細書は、本発明と見なされる主題を特定して指摘し明確に請求する特許請求の範囲をもって結論とするが、本発明は、添付の図面と関連させた次の説明から更によく理解されると考えられる。いくつかの図は、他の要素をより簡潔に示すため、選択された要素を省略することで簡易化されてもよい。いくつかの図中のかかる要素の省略は、対応する明細書の中で明確に述べられている場合を除き、代表的な実施形態のいずれかにおいて必ずしも特定要素の有無を暗示するものではない。いずれの図面も必ずしも縮尺どおりではない。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書に開示されるのは、先行技術の前述の欠点の１つ以上を克服するエンボス加工ウェブの形成プロセスである。具体的には、このプロセスの実施形態によって、より効率的なウェブエンボス加工プロセスが可能になる。例えば、このプロセスの実施形態によって、比較的小規模のテクスチャーをウェブに付与することができるようになる。更に、このプロセスの実施形態によって、先行技術で要求された面倒な加熱工程及び冷却工程を回避することができるようになる。なお更に、このプロセスの実施形態は、先行技術のプロセスで必要とされた多大な保持時間を必要としない。加えて、先行技術の静圧プロセスと比較して、このプロセスの実施形態は、開口近位端部及び、開口又は閉口遠位端部を有する、３次元の離散型伸長要素の形成を可能にすることができる。特定の実施形態では、このプロセスを使用して、例えばバブルラップのような包装材に使用するためのマクロスケールの構造体を形成することができる。
【００１６】
このプロセスは、概して、静圧プレナムと成形構造体との間に前駆体ウェブを供給する工程を含む。成形構造体は複数の離散型突出要素を含む。このプロセスは、更に、前駆体ウェブ及び成形構造体に対して、前駆体ウェブを成形構造体の離散型突出要素に適合させるために十分な静圧プレナムからの圧力を印加して、開口近位端部を有する複数の離散型伸長要素を備えるエンボス加工ウェブを形成することを含む。プロセスのこれらの態様を、以下に更に詳細に説明する。
【００１７】
成形構成体
本発明のプロセスで有用な成形構造体は、複数の離散型突出要素と、離散型突出要素を完全に取り囲むランドとを備える。本発明の成形構造体の離散型突出要素は、エンボス加工プロセスでダイに使用される典型的なパターンと比べて規模が小さい。成形構造体の離散型突出要素はまた、比較的高いアスペクト比も有する。特性のこの組み合わせは、前駆体ウェブを加熱しなくとも、及び高速でさえも、薄化された遠位端部を有する比較的高いアスペクト比の伸長要素を備えるエンボス加工ウェブを本発明のプロセスによって生産することを可能にすることができる。
【００１８】
図１に関して参照した成形構造体８のような本発明の成形構造体は、本発明のプロセスでエンボス加工ウェブを作製するために使用される。成形構造体は、成形スクリーンとも呼ばれる。図１は、本発明の成形構造体８の一部分を、部分斜視図で図示する。図１の離散型突出要素１０は、成形構造体の第１の表面１２から伸長しており、概ね円柱状の柱のような形状を有する。
【００１９】
図２は、図１に示した成形構造体８を更に拡大した部分斜視図であり、図７のエンボス加工ウェブ１８の類似の図と比較する。離散型突出要素１０は、第１の表面１２から遠位端部１４まで伸長するように、以下に説明する方法によって作製することができる。図２に示すように、離散型突出要素１０は、隣接する突出部の間の第１の表面１２から遠位端部１４にかけて測定される最小振幅から測定される高さ（「ｈｐ」）を有することができる。したがって、第１の表面１２は、離散型突出要素１０を完全に取り囲むランド区域を構成する。突出要素の高さｈｐは、少なくとも約３０マイクロメートル、少なくとも約５０マイクロメートル、少なくとも約７５マイクロメートル、少なくとも約１００マイクロメートル、少なくとも約１５０マイクロメートル、少なくとも約２５０マイクロメートル、又は少なくとも約３８０マイクロメートルであることができる。突出要素１０は直径（「ｄｐ」）を有し、概ね円筒形の構造体では、これは外径である。不均一の断面及び／又は非円筒形構造体の突出要素１０では、直径ｄｐは図２に示すように、突出要素１０の高さｈｐの２分の１での突出要素の平均断面寸法として測定される。突出要素は、約１０マイクロメートル〜約５，０００マイクロメートルであり得る直径ｄｐを有することができる。他の好適な直径としては、例えば、約５０マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、約６５マイクロメートル〜約３００マイクロメートル、約７５マイクロメートル〜約２００マイクロメートル、約１００マイクロメートル〜約２５，０００マイクロメートル、約５００マイクロメートル〜約５０００マイクロメートル、又は約８００マイクロメートル〜約２，５００マイクロメートルが挙げられる。特定の実施形態では、突出要素は、マクロスケールの離散型伸長要素を形成するために、より大きい直径を有することができる。例えば、突出要素は、最高約２．５センチメートル、最高約２センチメートル、最高約１．５センチメートル、最高約１センチメートル、最高約０．５センチメートル、又は最高約０．１センチメートルの直径を有することができる。一実施形態では、成形構造体の突出要素は、約５００マイクロメートル未満又は約３００マイクロメートル未満の直径を有することになる。
【００２０】
それぞれの突出要素１０に関して、ｈｐ／ｄｐとして定義される突出要素のアスペクト比を決定することができる。突出要素１０は、少なくとも約０．５、少なくとも約０．７５、少なくとも約１、少なくとも約１．５、少なくとも約２、少なくとも約２．５、又は少なくとも約３以上のアスペクト比ｈｐ／ｄｐを有することができる。突出要素１０は、約１００マイクロメートル〜約１，０２０マイクロメートル、約１００マイクロメートル〜約６４０マイクロメートル、約１５０マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、又は約１８０マイクロメートル〜約４３０マイクロメートルの中心間距離Ｃｐを２つの隣接する突出要素１０の間に有することができる。
【００２１】
概して、２つの隣接する要素１０の間の実距離（すなわち「縁間」寸法）は、隣接する突出要素１０の間の前駆体ウェブの十分な変形を確保するために、前駆体ウェブの厚さｔの２倍より大きくなくてはならない。離散型突出要素１０は、典型的には、約３０マイクロメートル〜約８００マイクロメートル、約３０マイクロメートル〜約６５０マイクロメートル、約５０マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、又は約６０マイクロメートル〜約３００マイクロメートルの縁間距離を有することになる。
【００２２】
概して、本発明の成形構造体は、その成形構造体の所与の部分に１平方センチメートル当たり少なくとも約９５個の離散型突出要素、１平方センチメートル当たり少なくとも約２４０個の離散型突出要素、１平方センチメートル当たり少なくとも約３５０個〜１０，０００個の離散型突出要素、１平方センチメートル当たり少なくとも約５００〜５，０００個の離散型突出要素、又は１平方センチメートル当たり少なくとも約７００〜３，０００個の離散型突出要素を含むことになる。
【００２３】
特定の実施形態では、成形構造体の所与の部分は、前の文節に記載したような離散型突出要素及び離散型突出要素を全く含まない成形構造体の他の部分の面密度を含むことができる。他の実施形態では、成形構造体の離散型突出要素は、成形構造体の異なる水平面に位置づけられ得る。
【００２４】
概して、個々の突出要素１０のそれぞれの実際の高さｈｐは変化してもよく、複数の突出要素１０の平均高さ（「ｈｐａｖｇ」）は、成形構造体８の既定の区域にかけての突出要素の平均最小振幅（「Ａｐｍｉｎ」）及び突出要素の平均最大振幅（「Ａｐｍａｘ」）を決定することによって決定することができる。同様に、変化する断面寸法では、複数の突出部８の平均突出直径（「ｄｐａｖｇ」）を決定することができる。そのような振幅及び他の寸法測定は、コンピューター支援走査顕微鏡及び関係するデータプロセシングのような、当該技術分野で既知の任意の方法によって行うことができる。したがって、成形構造体８の既定の部分の突出要素１０の平均アスペクト比（「ＡＲｐａｖｇ」）は、ｈｐａｖｇ／ｄｐａｖｇとして表すことができる。突出要素１０の寸法ｈｐ及びｄｐは、以下に詳細に開示するように、成形構造体８を作製するための既知の仕様に基づいて間接的に決定することができる。
【００２５】
一実施形態では、離散型突出要素の平均高さｈｐａｖｇと前駆体ウェブの厚さとの比率は、少なくとも約２１：１、少なくとも約２：１、少なくとも約３：１、少なくとも約４：１、又は少なくとも約５：１である。この比率は、特に所望のプロセス条件及び速度で、本発明の前駆体が十分に伸張し永久変形してエンボス加工ウェブを生成することを確実にするために重要であり得る。
【００２６】
図３は、本発明の成形構造体の一実施形態の平面図である。成形構造体は、ランド区域１６によって完全に取り囲まれた複数の離散型突出要素１０を備える。
【００２７】
成形構造体の離散型突出要素は、開口遠位端部（成形構造体上のより鋭い突出要素を必要とする）又は閉口遠位端部（成形構造体上のより丸い突出要素を必要とする）のどちらを有する離散型伸長要素を有するエンボス加工ウェブを生産することが望まれるかによって、平らな又は丸い又は鋭い遠位端部を有することができる。成形構造体の離散型突出要素の丸い遠位端部は、約５マイクロメートル〜約１５０マイクロメートル、約１０マイクロメートル〜約１００マイクロメートル、約２０マイクロメートル〜約７５マイクロメートル、又は約３０マイクロメートル〜約６０マイクロメートルのような特定の先端半径を有することができる。
【００２８】
離散型突出要素の側壁は、完全に垂直でもよく、又はテーパーされていてもよい。テーパーされた側壁は、エンボス加工後に、ウェブを成形構造体から分離することをより容易にすることができるので、一実施形態では、離散型突出要素はテーパーされた側壁を有する。一実施形態では、側壁は、典型的には約０度〜約５０度、約２度〜約３０度、又は約５度〜約２５度のテーパー度を有することになる。
【００２９】
図４は、成形構造体８の離散型突出要素１０の一実施形態の断面図を示し、離散型突出要素１０の丸い遠位端部１４は約４６マイクロメートル（０．００１８インチ）の先端半径を有する。離散型突出要素１０の側壁は、約１１度のテーパー度を有する。
【００３０】
図５は、図４に図示されているような寸法を有する複数の離散型突出要素を備える成形構造体の顕微鏡写真である。
【００３１】
一実施形態では、突出要素１０の直径は一定であるか、又は増加する振幅とともに減少する。図２に示すように、例えば、突出要素１０の直径又は最大横断面寸法は、第１の表面１２の近くで最大であり、遠位端部１４に向かって徐々に減少する。この構造体は、エンボス加工ウェブを成形構造体８から確実に容易に取り外すことができるようにするのを助けるために、望ましいと考えられる。
【００３２】
成形構造体の離散型突出要素は、円形、楕円形、正方形、三角形、六角形、台形、隆起、三角錐、雪だるま形、きのこ形、球形、砂時計形などを含む、概ね円柱形又は非円柱形のような、様々な異なる断面形で構成されることができる。
【００３３】
成形構造体８は、本発明のエンボス加工ウェブを作製するために必要な寸法を有する突出要素１０を有するように形成可能、成形構造体８が経験する範囲のプロセス温度にかけて寸法的に安定、かつ少なくとも約３０ＭＰａ、少なくとも約１００ＭＰａ、少なくとも約２００ＭＰａ、少なくとも約４００ＭＰａ、少なくとも約１，０００ＭＰａ、又は少なくとも約２，０００ＭＰａの引張係数と、少なくとも約２ＭＰａ、少なくとも約５ＭＰａ、少なくとも約１０ＭＰａ、又は少なくとも約１５ＭＰａの降伏強度と、少なくとも約１％、少なくとも約５％、又は少なくとも約１０％の破壊ひずみ（strain at break）を有する、任意の材料で作製することができる。比較的背の高い、高いアスペクト比の突出要素は成形構造体の材料の弾性率を増すので、破壊しない程度に十分な破壊ひずみを有する（すなわち脆すぎない）限りは、より良いエンボス加工ウェブを形成することが見出された。弾性率及び降伏強度のデータに関し、値は、既知の方法による試験によって決定することができ、１００％／分のひずみ速度で標準のＴＡＰＰＩ条件で試験することができる。
【００３４】
一実施形態では、突出要素１０は、成形構造体８と一体に作製される。すなわち、成形構造体は、材料を除去することによって又は材料を蓄積することによって、一体化構造として作製される。例えば、必要とされる比較的小規模の突出要素１０を有する成形構造体８は、化学エッチング若しくは機械的エッチングによって、又は放電加工機（ＥＤＭ）若しくはレーザーのような高エネルギー源を使用するアブレーションによって、又は電子ビーム（ｅ−ビーム）によって、又は電気化学加工（ＥＣＭ）によって、局所的、選択的に材料を除去することにより作製することができる。一実施形態では、成形構造体は、概して米国特許第４，３４２，３１４号の教示によるフォトエッチングラミネートプロセスによって構築することができる。
【００３５】
成形構造体８を作製する１つの方法では、レーザーで修正しやすいベース材料をレーザー「エッチング」して材料を選択的に除去し、突出要素１０を形成する。「レーザーで修正しやすい」とは、最適な結果のためにはレーザープロセスで使用される光の波長及び動力のレベルが材料と（又は材料が動力のレベルと）一致している必要があることを鑑み、その材料が制御されたやり方でレーザー光線によって選択的に除去され得ることを意味する。レーザーエッチングは、所望の突出要素の寸法を生成するために必要な波長、動力、及び時間のパラメータを選択して既知のレーザー技術によって達成され得る。レーザーで修正しやすい現在既知の材料としては、ポリプロピレンのような熱可塑性樹脂、ＤｕＰｏｎｔ（米国デラウェア州Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ）のＤＥＬＲＩＮ（登録商標）のようなアセタール樹脂、架橋されたポリエステル若しくはエポキシのような熱硬化性樹脂、又は場合によってはアルミニウム、銅、真鍮、ニッケル、ステンレススチール、若しくはそれらの合金のような金属が挙げられる。所望により、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂材料を微粒子又は繊維充填剤で充填して、特定の光の波長のレーザーとの適合性を増すこと及び／又は弾性率若しくは強靱性を改善し、より耐久性のある突出要素１０を作製することができる。例えば、ＰＥＥＫのような特定のポリマーを、十分な量の中空のカーボンナノチューブ繊維でポリマーを均一に充填することによって、より高い分解能及びより高い速度でレーザー加工することができる。
【００３６】
一実施形態では、成形構造体を連続プロセスでレーザー加工することができる。例えば、ＤＥＬＲＩＮ（登録商標）のような高分子材料を、中心長手方向軸と、外面と、内面とを有するベース材料として円筒形状で提供することができ、ベース材料の厚さはその外面及び内面によって画定される。また、固体ロールとしても提供することができる。移動可能なレーザー源を、外面に対して概して直交に方向づけることができる。移動可能なレーザー光源は、ベース材料の中心長手方向軸に対して平行方向に移動可能である。円筒形ベース材料は、レーザー光源がベース材料の外面を加工、すなわちエッチングする間に中心長手方向軸の周囲を回転して、複数の離散型突出要素を画定するパターンでベース材料の選択された部分を除去することができる。突出要素のそれぞれは、本明細書に開示されているような概ね円柱形及び柱様の形を有することができる。円筒形ベース材料が回転するにつれて、円筒形ベース材料の長手方向軸に対して平行にレーザー光源を移動することによって、相対移動、すなわち回転とレーザーの移動を同期し、それにより、円筒形ベース材料のそれぞれの完全回転の際に、ねじの「ねじ山」に似た、突出要素の既定のパターンが連続プロセスで形成され得る。
【００３７】
本発明の成形構造体は、平坦なプレート、ロール、ベルト、継目なしベルト、スリーブなどの形状であってもよい。一実施形態では、成形構造体はロールの形状である。
【００３８】
成形構造体の底面は、例えば、多孔質でも非多孔質であってもよい。例えば、底面は、前駆体ウェブが開口部内に入り込んで変形することがないよう十分に小さい幅を有する、成形構造体を空気が通過することを可能にして成形構造体を通気させる開口部を含むことができる。一実施形態では、ウェブの下に捉えられた空気をすべて逃がすことを可能にするように手段が提供される。例えば、真空支援を提供して、例えば成形構造体の通気開口部を通して空気を引くことによりウェブの下の空気を除去することによって、エンボス加工ウェブを生産するために必要な要求される圧力が増加しないようにすることができる。
【００３９】
成形構造体の底面は、例えば、多孔質でも非多孔質であってもよい。例えば、底面は、前駆体ウェブが開口部内に入り込んで変形することがないよう十分に小さい幅を有する、成形構造体を空気が通過することを可能にして成形構造体を通気させる開口部を含むことができる。一実施形態では、ウェブの下に捉えられた空気をすべて逃がすことを可能にするように手段が提供される。例えば、真空支援を提供して、例えば成形構造体の通気開口部を通して空気を引くことによりウェブの下の空気を除去することによって、エンボス加工ウェブを生産するために必要な要求される圧力が増加しないようにすることができる。
【００４０】
本発明の成形構造体は、所望により、窪み又は孔を更に備えることができる。成形構造体が窪み又は孔を更に備える場合、本発明のプロセスで静圧プレナムとの組み合わせで使用されるとき、前駆体ウェブを静圧プレナムによって成形構造体の窪み又は孔内に押し込むことにより、成形構造体の突出要素によって離散型突出要素が形成された前駆体ウェブの表面の反対側の前駆体ウェブの表面から伸長する離散型伸長要素を前駆体ウェブに形成することができる。結果的に、エンボス加工ウェブのそれぞれの面に異なるパターン又は寸法の伸長要素を有する両面エンボス加工ウェブが作り出される。成形構造体と静圧プレナムとの間に生成される圧力、並びに成形構造体の突出要素及び所望の窪み又は孔に依存して、エンボス加工ウェブの離散型伸長要素は、閉口又は開口遠位端部を有することができる。
【００４１】
静圧プレナム
図９を参照すると、静圧プレナム３６は、前駆体ウェブ３４に対する力を提供して前駆体ウェブ３４を成形構造体８の離散型突出要素１０に適合させるために使用される。好ましくは、静圧プレナム３６は、静圧ガスプレナムである。このガスは空気、窒素、二酸化炭素などであってもよく、これらの組み合わせてあってもよい。
【００４２】
静圧ガスプレナム３６は前駆体ウェブ３４上に圧力を課する。静圧ガスプレナム３６は、前駆体ウェブ３４に隣接するプレナム４０を画定するフード３８を含むことができる。フード３８は、少なくとも１つの高圧ガス入口４２を含み、高圧ガス又は他の流体がフード３８内に入って静圧条件を作り出すのを可能にすることができる。静的ガス圧条件下では、エンボス加工されていない前駆体ウェブ３４上にかかる、エアナイフのような速度圧力源に伴うような速度及び密度はない。むしろ、静的な高いガスの圧力がフード３８内で維持され、前駆体ウェブ３４の表面に面する静圧プレナム３６と、前駆体ウェブ３４の表面に面する成形構造体８との間で、前駆体ウェブにわたる圧力差が作り出される。一実施形態では、フード３８は前駆体ウェブより幅広くてもよく、フード３８とともに形成するシールを補強することができる。圧力差は、前駆体ウェブ３４を成形構造体８の離散型突出要素１０と適合させるために十分である。圧力差は、例えば、前駆体ウェブ３４の表面に面する成形構造体８上に真空を印加することによって高めることができる。
【００４３】
好適な静圧ガスプレナムとしてはまた、２０１０年３月１１日付で出願された「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＥＭＢＯＳＳＩＮＧ Ａ ＷＥＢ」（Ｐ＆Ｇ事例第１１６３９Ｐ号）と題する米国仮特許出願第＿＿／＿＿，＿＿号及び米国特許第５，９７２，２８０号に記載されているものが含まれる。
【００４４】
前駆体ウェブ
前駆体ウェブ３４は、本開示のプロセスに従ってエンボス加工ウェブ１６に変換される。好適な前駆体ウェブとしては、前駆体ウェブ３４が成形構造体８の離散型突出要素１０に適合してエンボス加工ウェブ１６を生産するように、前駆体ウェブ３４にわたって静圧プレナム３６によって生成される圧力差によって変形され得る材料が含まれる。
【００４５】
前駆体ウェブ３４は、典型的には、合成材料、金属材料、生物学的材料（特に動物由来の材料）、又はそれらの組み合わせを含む。前駆体ウェブ３４は、セルロース系材料を所望により含むことができる。一実施形態では、前駆体ウェブ３４はセルロース系材料を含まない。好適な前駆体ウェブの非限定的な例としては、高分子フィルム又は熱可塑性フィルムのようなフィルム、金属フォイル（例えばアルミニウム、真鍮、銅など）のようなフォイル、持続可能なポリマー、発泡体、合成繊維含有繊維状不織布ウェブ（例えばＴＹＶＥＫ（登録商標））、コラーゲンフィルム、キトサンフィルム、レーヨン、セロファンなどを含むウェブが挙げられる。好適な前駆体ウェブとしては、更に、積層体又はこれらの材料の配合物が挙げられる。
【００４６】
前駆体が繊維状ウェブの場合は、繊維状ウェブは、典型的には、フィルム材料と同様の機能を示すように、高密度を有することになる。そのような高密度の繊維状ウェブの一例は、ＴＹＶＥＫ（登録商標）である。
【００４７】
一実施形態では、前駆体ウェブ３４は高分子フィルムである。好適な高分子フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（例えば、ＴＥＦＬＯＮ）又はそれらの組み合わせのような熱可塑性フィルムが挙げられる。好適な高分子フィルムは、高分子の配合物又は混合物を含むことができる。
【００４８】
特定の実施形態では、前駆体ウェブ３４は、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリサッカライド、ポリカプロラクトンなど又はそれらの混合物のような持続可能なポリマーを含むウェブであってもよい。
【００４９】
エンボス加工前の前駆体ウェブ３４の厚さは、典型的には、約５〜約３００マイクロメートル、約５マイクロメートル〜約１５０マイクロメートル、約５マイクロメートル〜約１００マイクロメートル、又は約１５マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの範囲であろう。他の好適な厚さとしては、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１５０、２００、２５０、又は３００マイクロメートルが挙げられる。
【００５０】
高分子ウェブのような前駆体ウェブは、典型的には、約−１００℃〜約１２０℃、又は約−８０℃〜約１００℃、又は他の好適な範囲のガラス転移温度を有することになる。高分子ウェブのような前駆体ウェブは、約１００℃〜約３５０℃の融点を有することができる。例えば、ＬＤＰＥ、又はＬＤＰＥとＬＬＤＰＥとの配合物で形成された前駆体ウェブ３４は、約１１０℃〜約１２２℃の融点を有する。ポリプロピレンで形成された前駆体ウェブ３４は、約１６５℃の融点を有する。ポリエステルで形成された前駆体ウェブ３４は、約２５５℃の融点を有する。ナイロン６で形成された前駆体ウェブ３４は、約２１５℃の融点を有する。ＰＴＦＥで形成された前駆体ウェブ３４は、約３２７℃の融点を有する。
【００５１】
一実施形態では、プロセスは、前駆体ウェブの融点より低い温度で実行される。例えば、プロセスは、前駆体ウェブの融点より１０℃低い温度で実行され得る。別の実施形態では、プロセスは、前駆体ウェブの融点とほぼ等しい温度で実行される。一実施形態では、プロセスは、前駆体ウェブのガラス転移温度を超える温度で実行される。
【００５２】
所望により、プロセスでエンボス加工される前に、前駆体ウェブ３４を可塑化して脆性を下げることができる。
【００５３】
一実施形態では、前駆体ウェブ３４はひずみ硬化である。前駆体ウェブ３４のひずみ硬化性は、前駆体ウェブ３４が成形構造体８の離散型突出要素１０に適合することを容易にするために望ましい場合がある。これは、エンボス加工ウェブ１６の伸長要素２２の閉口遠位端部２４が望まれるエンボス加工ウェブを生産するために好ましい場合がある。
【００５４】
前駆体ウェブ３４は、本開示のエンボス加工プロセスによって本明細書に記載されている、エンボス加工ウェブ１６を形成するために十分な材料特性を有する高分子フィルムのような任意の材料であることができる。前駆体ウェブ３４は、典型的には、降伏点を有し、前駆体ウェブ３４は、好ましくは、その降伏点を越えて伸張されてエンボス加工ウェブ１６を形成する。すなわち、前駆体ウェブ３４は、所望の閉口遠位端部２４を有する離散型伸長要素２２を生成するまで前駆体ウェブ３４を破裂させずに歪めることができるように、又は、開口遠位端部２４を有する離散型伸長要素２２を含むエンボス加工ウェブの場合は、開口遠位端部２４を形成するように破裂するように歪めることができるように、十分な降伏特性を有さなくてはならない。下記に開示するように、所与のポリマーを破裂を伴って又は破裂を伴わずに伸張させて、所望の離散型伸長要素２２を有するエンボス加工ウェブ１６を形成することができるように、所与のポリマーに関して温度のようなプロセス条件を変化させることができる。したがって、概して、エンボス加工ウェブ１６を生産するための前駆体ウェブ３４として使用するのに好ましい出発原料は、低い降伏点及び高い延伸性を呈することが見出された。加えて、既に述べたように、前駆体ウェブは好ましくはひずみ硬化される。前駆体ウェブ３４として使用するのに好適なフィルムの例としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、及び線状低密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンとの配合物（ＬＬＤＰＥ／ＬＤＰＥ）を含むフィルムが挙げられる。
【００５５】
前駆体ウェブ３４はまた、十分に変形可能でなくてはならず、前駆体ウェブ３４として使用するために十分な延性も有さなくてはならない。本明細書で使用するとき、用語「変形可能」は、その弾性限度を越えて伸張されたときにその新しく形成された形態を実質的に保持するとともに、得られたエンボス加工ウェブ１６の離散型伸長要素２２の遠位端部２４で、及び／又は得られたエンボス加工ウェブ１６の離散型伸長要素２２の側壁に沿って、薄化を呈する材料を説明する。
【００５６】
前駆体ウェブ３４としての使用に適していることが見出された１つの材料は、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（ミシガン州Ｍｉｄｌａｎｄ）から入手可能なＤＯＷＬＥＸ ２０４５Ａポリエチレン樹脂である。２０マイクロメートルの厚さを有するこの材料のフィルムは、少なくとも１２ＭＰａの引張降伏、少なくとも５３ＭＰａの最大引張、少なくとも６３５％の最大延伸、及び少なくとも２１０ＭＰａの引張係数（２％正割）を有することができる（上記のそれぞれの測定値はＡＳＴＭ Ｄ ８８２に従って決定された）。他の好適な前駆体ウェブとしては、ＲＫＷ ＵＳ，Ｉｎｃ．（ジョージア州Ｒｏｍｅ）から入手可能な厚さ約２５マイクロメートル（１．０ミル）、坪量約２４グラム／平方メートル（「ｇｓｍ」）のポリエチレンフィルム、及びＲＫＷ ＵＳ，Ｉｎｃ．から入手可能な坪量約１４ｇｓｍ、厚さ約１５マイクロメートルのポリエチレン／ポリプロピレンフィルムが挙げられる。
【００５７】
前駆体ウェブ３４は、２つ以上のウェブの積層体であってもよく、共押出し成形された積層体であってもよい。例えば、前駆体ウェブ３４は２層を含んでもよく、前駆体ウェブ３４は３層を含んでもよく、その最も内側の層はコア層と呼ばれ、最も外側の２層はスキン層と呼ばれる。一実施形態では、前駆体ウェブ３４は約２５マイクロメートル（０．００１インチ）の全体厚を有し、そのコア層の厚さは約１８マイクロメートル（０．０００７インチ）であり、それぞれのスキン層の厚さは約３．５マイクロメートル（０．０００１５インチ）である。一実施形態では、それらの層は異なる応力−ひずみ特性及び／又は弾性特性を有するポリマーを含むことができる。
【００５８】
前駆体ウェブ３４は、従来の共押出し成形フィルム製造装置で多層フィルムを製造するための従来の手順を用いて作製され得る。配合物を含む層が必要とされる場合は、上記構成成分のペレットをまず乾燥配合してから押出し機で溶融混合してその層を供給することができる。あるいは、押出し機内での混合が不十分である場合は、ペレットをまず乾燥配合し、次いで、予複合する押出し機内で溶融混合した後に再びペレット化してからフィルム押出しすることができる。前駆体ウェブ３４の作製に好適な方法は、米国特許第５，５２０，８７５号及び同第６，２２８，４６２号に開示されている。
【００５９】
概して、高い面密度（又は小さい平均中心間距離）の離散型伸長要素２２をエンボス加工ウェブ１６上に形成する能力は、前駆体ウェブ３４の厚さによって制限され得る。
【００６０】
特定の実施形態では、前駆体ウェブ３４は界面活性剤を所望により更に含むことができる。使用される場合、好ましい界面活性剤は非イオン類のものを含み、例えば、アルコールエトキシレート、アルキルフェノールエトキシレート、カルボン酸エステル、グリセロールエステル、脂肪酸のポリオキシエチレンエステル、アビエチン酸と関係する脂肪族カルボン酸のポリオキシエチレンエステル、無水ソルビトールエステル、エトキシル化無水ソルビトールエステル、エトキシル化天然脂肪、油、及びろう、脂肪酸のグリコールエステル、カルボン酸アミド、ジエタノールアミン凝縮物、及びポリアルキレンオキシドブロックコポリマーなどである。選択される界面活性剤の分子量は、約２００グラム／モル〜約１０，０００グラム／モルの範囲であることができる。好ましい界面活性剤は、約３００〜約１，０００グラム／モルの分子量を有する。
【００６１】
使用する場合、前駆体ウェブ３４に最初に配合される界面活性剤のレベルは、前駆体ウェブ３４の総重量の最高１０重量百分率までであることができる。好ましい分子量範囲（３００〜１，０００グラム／モル）の界面活性剤は、前駆体ウェブ３４の総重量の概ね５重量百分率以下の、より低いレベルで加えてもよい。
【００６２】
特定の実施形態では、前駆体ウェブ３４はまた、そのポリマー配合物内に二酸化チタンも含むことができる。二酸化チタンは、エンボス加工ウェブ１６の不透明度を増すために提供することができる。二酸化チタンは、低密度ポリエチレンのような前駆体ウェブ３４の最高約１０重量百分率まで加えることができる。
【００６３】
例えば粒子状皮膚処理剤又は保護剤のような粒子状物質、又は例えばゼオライトのような匂い吸収活性物質のようなその他の添加物を、前駆体ウェブ３４の１つ以上の層に所望により加えてもよい。いくつかの実施形態では、粒子状物質を含むエンボス加工ウェブは、皮膚と接触する用途で使用されるとき、活性物質が皮膚と非常に直接的かつ効率的なやり方で接触することを可能にすることができる。具体的には、いくつかの実施形態では、離散型伸長要素２２のフォーメーションは、その遠位端部２４で又はその近くで粒子状物質を露出することができる。したがって、エンボス加工ウェブ１６が皮膚と接触する用途で使用されるときは、スキンケア剤のような活性物質を離散型伸長要素２２の遠位端部２４に又はその近くに局部集中させて、そのようなスキンケア剤と皮膚との直接接触を可能にすることができる。
【００６４】
前駆体ウェブ３４に粒子状物質を使用する場合、その平均粒径は、典型的には０．２〜約２００マイクロメートル、又は約５マイクロメートル〜約１００マイクロメートルであろう。雲母干渉粒子のような特定の粒子状物質の使用は、エンボス加工ウェブ１６の外観を劇的に改善することができる。
【００６５】
前駆体ウェブ３４はまた、エンボス加工ウェブ１６の外観を改善するために、顔料、レーキ、トナー、染料、インク、又は他の薬剤のような、材料に色を付与するために使用される着色剤を所望により含んでもよい。
【００６６】
本明細書で好適な顔料としては、無機顔料、真珠光沢顔料、干渉顔料などが挙げられる。好適な顔料の非限定的な例としては、タルク、雲母、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸マグネシウムアルミニウム、シリカ、二酸化チタン、酸化亜鉛、ベンガラ、鉄黄、黒酸化鉄、カーボンブラック、ウルトラマリン、ポリエチレンパウダー、メタクリレートパウダー、ポリスチレンパウダー、シルクパウダー、結晶質セルロース、デンプン、雲母チタン、酸化鉄雲母チタン、オキシ塩化ビスマスなどが挙げられる。
【００６７】
好適な着色ウェブは、２０１０年３月１１日付で出願された「ＣＯＬＯＲＥＤ ＷＥＢ ＭＡＴＥＲＩＡＬ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＰＬＵＲＡＬＩＴＹ ＯＦ ＤＩＳＣＲＥＴＥ ＥＸＴＥＮＤＥＤ ＥＬＥＭＥＮＴＳ」（Ｐ＆Ｇの事例１１６３４号）と題する同時係属の米国特許出願第＿＿／＿＿，＿＿号、及び２０１０年３月１１日付で出願された「ＷＥＢ ＭＡＴＥＲＩＡＬ ＥＸＨＩＢＩＴＩＮＧ ＶＩＥＷＩＮＧ−ＡＮＧＬＥ ＤＥＰＥＮＤＥＮＴ ＣＯＬＯＲ ＡＮＤ ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ Ａ ＰＬＵＲＡＬＩＴＹ ＯＦ ＤＩＳＣＲＥＴＥ ＥＸＴＥＮＤＥＤ ＥＬＥＭＥＮＴＳ」（Ｐ＆Ｇの事例１１６３５号）と題する同時係属の米国特許出願第＿＿／＿＿，＿＿号に記載されている。
【００６８】
前駆体ウェブ３４はまた、充填剤及び可塑剤などを所望により含んでもよい。
【００６９】
エンボス加工ウェブ
前駆体ウェブ３４は、望ましい柔らかい手触り及び審美的に快い外観のような様々な望ましい構造的特徴及び特性を有することができるエンボス加工ウェブ１６を形成するために、本開示のプロセスに従ってプロセスされる。前駆体ウェブ３４は、成形構造体８と、前駆体ウェブ３４を成形構造体８の離散型突出要素１０に適合させるために提供される静圧プレナム３６との間に位置づけられる。図６を参照すると、それによって生成される離散型伸長要素２２を有するエンボス加工ウェブ１６を示す。図７に示すように、離散型伸長要素２２は、（図８に示すような）開口近位端部３０、及び（図６及び７に示すような）開口又は閉口遠位端部２４を有する。
【００７０】
一実施形態では、本明細書に記載されるプロセスから得られるエンボス加工ウェブ１６は、米国特許第７，４０２，７２３号又は同第７，５２１，５８８号に記載されているのと同様の構造体１０を有することができる。
【００７１】
この３次元のエンボス加工ウェブ１６は、前述したように、単層のウェブ材料であっても多層の共押出し成形若しくは積層体のウェブ材料であってもよい前駆体ウェブ３４から生産される。積層体フィルム材料は、スキン層を含むフィルムを包含する積層体フィルムを製造するために当該技術分野において既知のように共押出し成形されてもよい。図６に図示する実施形態では、前駆体ウェブ３４は、第１の層１８と第２の層２０とを含む２層積層体フィルムである。
【００７２】
離散型伸長要素２２は、概して、ウェブの第１の表面２６に突出したウェブ伸長部として形成される。エンボス加工ウェブ１６上の離散型伸長要素２２の数、サイズ、及び分布は、望まれるソフト感、音の効果、及び視覚効果に基づいて予め決定することができる。使い捨て吸収性物品のトップシート、バックシート若しくは剥離包装紙、又は包装材のような用途では、離散型伸長要素２２がエンボス加工ウェブ１６の一面からのみ突出するのが望ましい場合がある。したがって、エンボス加工ウェブ１６が使い捨て吸収性物品のトップシートとして使用されるとき、エンボス加工ウェブ１６は、特に優れたソフト感のための皮膚接触を離散型伸長要素２２が与えるように配向され得る。更に、閉口遠位端部２４を有する離散型伸長要素２２を有することは、再湿潤の低減、すなわち、トップシートの孔から下の吸収層にいったん通過した後に、トップシートの表面に再び戻る流体の量の低減をもたらすことができる。
【００７３】
図７を参照すると、離散型伸長要素２２は、エンボス加工ウェブ１６の第１の表面２８から突出するものとして説明され得る。したがって、離散型伸長要素２２は、前駆体ウェブ３４と一体化されており、前駆体ウェブ３４の永久の局所塑性変形によって形成されたものとして説明され得る。離散型伸長要素２２は、開口近位部３０及び閉口又は開口遠位端部２４を画定する側壁２８を有するものとして説明され得る。離散型伸長要素２２は、それぞれ、隣接する伸長要素の間の最小振幅Ａｍｉｎから、閉口又は開口遠位端部２４における最大振幅Ａｍａｘまでを測定した高さｈを有する。離散型伸長要素２２は、直径ｄを有し、概ね円筒形の構造体１０では、これは横断面の外径である。「横」は、第１の表面２６の平面と概ね平行であることを意味する。不均一の横断面を有する概ね円柱形の離散型伸長要素２２、及び／又は非円筒形構造体である離散型伸長要素２２では、直径ｄは、離散型伸長要素の高さｈの２分の１での平均横断面寸法として測定される。したがって、それぞれの離散型伸長要素に関して、ｈ／ｄとして定義されるアスペクト比を決定することができる。離散型伸長要素は、少なくとも約０．２、少なくとも約０．３、少なくとも約０．５、少なくとも約０．７５、少なくとも約１、少なくとも約１．５、少なくとも約２、少なくとも約２．５、又は少なくとも約３のアスペクト比ｈ／ｄを有することができる。離散型伸長要素２２は、典型的には、少なくとも約３０マイクロメートル、少なくとも約５０マイクロメートル、少なくとも約６５マイクロメートル、少なくとも約８０マイクロメートル、少なくとも約１００マイクロメートル、少なくとも約１２０マイクロメートル、少なくとも約１５０マイクロメートル、又は少なくとも約２００マイクロメートルの高さｈを有することになる。伸長要素は、典型的には、前駆体ウェブの厚さと少なくとも同じ高さか、又は前駆体ウェブの厚さの少なくとも２倍、又は好ましくは前駆体ウェブの厚さの少なくとも３倍の高さになることになる。離散型伸長要素２２は、典型的には、約５０マイクロメートル〜約５，０００マイクロメートル、約５０マイクロメートル〜約３，０００マイクロメートル、約５０マイクロメートル〜約５００マイクロメートル、約６５マイクロメートル〜約３００マイクロメートル、又は約７５マイクロメートル〜約２００マイクロメートルの直径ｄを有することになる。特定の実施形態では、離散型伸長要素２２は、最高約２．５センチメートル、最高約２センチメートル、最高約１．５センチメートル、最高約１センチメートル、最高約０．５センチメートル、又は最高約０．１センチメートルの、より大きい直径ｄを有することができる。
【００７４】
概して非円柱形又は不規則な形を有する離散型伸長要素２２では、離散型伸長要素の直径は２分の１の高さでの離散型伸長要素の回転半径の２倍として定義され得る。
【００７５】
伸長要素が開口した伸長要素の側壁の一部分を有するようにウェブ材料全体にわたって長手方向に伸びる、隆起のような形を有する離散型伸長要素では、離散型伸長要素の直径は、伸長要素の２分の１の高さでの２つの対向する側壁の間の平均最小幅として定義され得る。
【００７６】
概して、任意の個々の離散型伸長要素の実際の高さｈを決定することは難しい場合があり、かつ実際の高さは変化する場合があるので、複数の離散型伸長要素２２の平均高さｈａｖｇは、エンボス加工ウェブ１６の既定の区域にかけての平均最小振幅Ａｍｉｎ及び平均最大振幅Ａｍａｘを決定することによって決定され得る。そのような平均高さｈｐａｖｇは、典型的には、上述した高さの範囲内に収まることになる。同様に、変化する断面寸法では、平均直径ｄａｖｇは複数の離散型伸長要素２２に関して決定され得る。そのような平均直径ｄａｖｇは、典型的には、上述の直径の範囲内に収まることになる。そのような振幅及び他の寸法測定は、コンピューター支援走査顕微鏡及びデータプロセシングのような、当該技術分野で既知の任意の方法によって行うことができる。したがって、エンボス加工ウェブ１６の既定の部分の離散型伸長要素２２の平均アスペクト比ＡＲａｖｇは、ｈａｖｇ／ｄａｖｇとして表現され得る。
【００７７】
一実施形態では、離散型伸長要素の直径は、一定であるか、又は、振幅の増加（振幅は増し、閉口又は開口遠位端部２４で最大になる）とともに減少する。離散型伸長要素２２の直径又は平均横断面寸法は、近位部分で最大となり得、横断面寸法は遠位端部に向かって徐々に減少する。この構造体１０は、エンボス加工ウェブ１６を成形構造体８から確実に容易に取り外すことができるようにするのを助けるために望ましいと考えられる。別の実施形態では、離散型伸長要素２２の直径は、増加する振幅とともに増加する。例えば、離散型伸長要素２２は、きのこ形を有することができる。
【００７８】
前駆体ウェブ３４の薄化は、高いアスペクト比の離散型伸長要素２２を形成するために必要な比較的深い引き伸ばし（drawing）のために生じ得る。例えば、薄化は閉口又は開口遠位端部２４で、及び／又は側壁に沿って、観察され得る。「観察される」とは、拡大された断面において観察されたときに、その薄化が明確であることを意味する。そのような薄化は、触れられたときの圧縮又はせん断に対してその薄化されている部分がほとんど抵抗を示さないので、有益であり得る。例えば、エンボス加工ウェブ１６の離散型伸長要素２２を示している側面上に人が触れたとき、その人の指先は、まず離散型伸長要素２２の閉口又は開口遠位端部２４に接触する。離散型伸長要素２２の高いアスペクト比のために、及び遠位端部２４で及び／又は側壁に沿っての前駆体ウェブ３４の壁の薄化のために、離散型伸長要素２２は、その人の指によってエンボス加工ウェブ１６に課される圧縮又はせん断に対する抵抗をほとんど示さない。この抵抗の欠如は、ベロア布地の触感によく似た柔らかな触感として感じ取られる。
【００７９】
閉口又は開口遠位端部２４で及び／又は側壁に沿っての前駆体ウェブ３４の薄化は、前駆体ウェブ３４の厚さに対して、又はエンボス加工ウェブ１６の離散型伸長要素２２を完全に取り囲むランド区域の厚さに対して測定され得る。前駆体ウェブ３４は、典型的には、前駆体ウェブ３４の厚さに対して少なくとも約２５％、少なくとも約５０％、又は少なくとも約７５％の薄化を呈することになる。前駆体ウェブ３４は、典型的には、エンボス加工ウェブ１６の離散型伸長要素２２を取り囲むランド区域の厚さに対して少なくとも約２５％、少なくとも約５０％、又は少なくとも約７５％、少なくとも約８５％の薄化を呈することになる。
【００８０】
本明細書に開示されているような離散型伸長要素２２のみを有し、巨視的な孔又は開口遠位端部２４を有する離散型伸長要素２２を有さない液体不透過性のウェブは、液体透過性が要求されない任意の用途に柔らかさを提供することができることに注目すべきである。したがって、一実施形態では、プロセスは、エンボス加工ウェブ１６の少なくとも１つの面上に柔らかく絹のような触感を呈するエンボス加工ウェブ１６を生産し、エンボス加工ウェブ１６のこの絹のような感触の表面は離散型伸長要素２２のパターンを呈し、離散型伸長要素２２のそれぞれはウェブ表面の突出した伸長部であり、かつ開口近位部分３０及び閉口又は開口遠位端部２４を画定する側壁を有し、離散型伸長要素２２は開口近位部分３０で又はその近くで最大横断面寸法を有する。
【００８１】
エンボス加工ウェブ１６はまた、改善された音の効果も呈することができる。例えば、取扱い又は手動操作されているとき、エンボス加工ウェブ１６は前駆体ウェブ３４と比べて小さい音を発する。所望により、特定のエンボス加工パターンは、触れた又は擦ったときに明確な望ましい音を発することができる。
【００８２】
第１の表面２６の単位面積当たりの離散型伸長要素２２の数である、離散型伸長要素２２の「面密度」を最適化することが可能であり、エンボス加工ウェブ１６は、典型的には、１平方センチメートル当たり約４〜約１０，０００、約９５〜約１０，０００、約２４０〜約１０，０００、約３５０〜約１０，０００、約５００〜約５，０００、又は約７００〜約３，０００の離散型伸長要素２２を含むことになる。概して、中心間距離は、十分な触感のために最適化することができると同時に、離散型伸長要素２２の間に液体のような物質を閉じ込めることを可能な限り減らすことができる。隣接する離散型伸長要素２２の間の中心間距離は、約１００マイクロメートル〜約１，０００マイクロメートル、約３０マイクロメートル〜約８００マイクロメートル、約１５０マイクロメートル〜約６００マイクロメートル、又は約１８０マイクロメートル〜約５００マイクロメートルであり得る。
【００８３】
エンボス加工ウェブ１６を使い捨て吸収性物品のトップシートとして用いるとき、エンボス加工ウェブ１６は、更に、エンボス加工ウェブ１６を液体が流れて通過することを可能にするマクロ孔を含むことができる。
【００８４】
エンボス加工ウェブの作製プロセス
再び図９を参照すると、エンボス加工ウェブ１６の形成プロセスは、静圧プレナム３６と成形構造体８との間に前駆体ウェブ３４を供給する工程と、前駆体ウェブ３４の部分を成形構造体８の離散型突出要素１０に適合させるために十分な、前駆体ウェブ３４及び成形構造体８に対して静圧プレナム３６からのガス圧力を印加する工程であって、それにより、離散型伸長要素２２を有するエンボス加工ウェブ１６を形成する、工程とを含む。成形構造体８への前駆体ウェブ３４の適合は、生成される圧力及び成形構造体８のトポグラフィーに依存して、部分適合であっても、実質的適合であっても、又は完全適合であってもよい。理論による束縛はしないが、開口遠位端部２４は、前駆体ウェブ３４を局所的に破裂させながら前駆体ウェブ３４を成形構造体８の離散型突出要素１０と適合させることによって形成され得ると考えられる。
【００８５】
エンボス加工ウェブ１６を形成するために前駆体ウェブ３４の永久変形を得るために、印加される圧力は、前駆体をその降伏点を越えて伸張させるために概ね十分な圧力である。
【００８６】
プロセスは、バッチプロセスであっても連続プロセスであってもよい。バッチプロセスは、成形構造体８と静圧プレナム３６との間に置かれる前駆体ウェブ３４材料の個々のシートを提供する工程を含むことができる。
【００８７】
連続プロセスは、巻きを解かれて成形構造体８と静圧プレナム３６との間に供給される、前駆体ウェブ３４材料のロールを提供する工程を含むことができる。成形構造体８は、例えば、ロールの形状であることができる。前駆体ウェブ３４が成形構造体８のロールと静圧プレナム３６との間を通過するにつれて、エンボス加工ウェブ１６が形成される。
【００８８】
このプロセスは、比較的短い保持時間を有することができる。本明細書で使用するとき、用語「保持時間」は、前駆体ウェブ３４の所与の部分に圧力が印加される時間を指し、通常、前駆体ウェブ３４の所与の部分が成形構造体８と静圧プレナム３６との間に位置づけられている時間である。圧力は、典型的には、約５秒未満、約１秒未満、約０．５秒未満、約０．１秒未満、約０．０１秒未満、又は約０．００５秒未満の保持時間の間、前駆体ウェブ３４に印加される。例えば、保持時間は約０．５ミリ秒〜約５０ミリ秒であり得る。そのような比較的短い保持時間であっても、本明細書に記載されている所望の構造的特徴を有するエンボス加工ウェブを生産することができる。結果的に、本開示のプロセスは、エンボス加工ウェブの高速生産を可能にする。
【００８９】
前駆体ウェブ３４は、少なくとも毎秒約０．０１メートル、少なくとも毎秒約１メートル、少なくとも毎秒約５メートル、又は少なくとも毎秒約１０メートルの速度で成形構造体８と静圧プレナム３６との間に供給され得る。他の好適な速度としては、例えば、少なくとも毎秒約０．０１、０．０５、０．１、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０メートルが挙げられる。
【００９０】
成形構造体８の離散型突出要素１０及び印加される圧力の形のような因子に依存して、本開示のプロセスによって生産されるエンボス加工ウェブ１６の伸長要素の遠位端部２４は、閉口又は開口しているかのいずれかであることができる。
【００９１】
プロセスは周囲温度で実行することが可能であり、すなわちそれは、成形構造体８、及び／又は前駆体ウェブ３４に熱を意図的に印加することはないことを意味する。しかし、特に連続プロセスでは、成形構造体８と静圧プレナム３６との間の圧力によって熱が生成され得ることを認識されたい。したがって、プロセス条件を例えば周囲温度のような所望の温度で維持するために、成形構造体８及び／又は静圧ガスプレナムのガスを冷却してもよい。
【００９２】
プロセスはまた、高温を有する前駆体ウェブ３４を用いて実行してもよい。例えば、前駆体ウェブ３４の温度を前駆体ウェブ３４の融点より低くすることができる。例えば、前駆体ウェブ３４の温度を、前駆体ウェブ３４の融点より少なくとも約１０℃低くすることができる。前駆体ウェブ３４、特にポリエチレンを含む前駆体ウェブ３４は、プロセスの間に約１０℃〜約２００℃、約１０℃〜約１２０℃、約２０℃〜約１１０℃、約１０℃〜約８０℃、又は約１０℃〜約４０℃の温度を有することができる。静圧プレナム３６のための加熱された流体圧力源を使用して前駆体ウェブ３４を加熱することによって、及び／又は成形構造体８を加熱することによって、前駆体ウェブ３４をプロセス中に加熱することができる。例えば、静圧プレナム３６のための圧力源として、加熱されたガスを使用することができる。
【００９３】
一実施形態では、前駆体ウェブは、成形構造体と適合基材との間に提供される前は加熱されない。別の実施形態では、前駆体ウェブ、成形構造体、及び適合基材は、成形構造体と適合基材との間に前駆体ウェブが提供される前は加熱されない。
【００９４】
概して、本発明のプロセスは、約１０℃〜約２００℃、約１０℃〜約１２０℃、約１０℃〜約８０℃、又は約１０℃〜約４０℃の温度で実行され得る。温度は、静圧プレナムと成形構造体８との間のニップで温度を測定するように、例えば、赤外線温度計又はレーザー温度計のような非接触式の温度計によって測定することができる。また、温度は、Ｐａｐｅｒ Ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＴｈｅｒｍｏｌａｂｅｌのような温度感知材料を用いて決定してもよい。
【００９５】
平均圧力は、静圧プレナム３６によって提供される。平均圧力は、成形構造体８と静圧プレナム３６との間に位置づけられる前駆体ウェブ３４を成形構造体８の離散型突出要素１０に適合させて、エンボス加工ウェブ１６を形成するために十分な圧力である。概して、成形構造体８と静圧プレナム３６との間に提供される平均圧力は、約０．１ＭＰａ〜約２５ＭＰａ、約１ＭＰａ〜約２０ＭＰａ、約０．５ＭＰａ〜約１０ＭＰａ、約１０ＭＰａ〜約２５ＭＰａ、又は約０．５ＭＰａ〜約５ＭＰａである。
【００９６】
このプロセスは更に、前駆体ウェブ３４を成形構造体８と静圧プレナム３６との間に提供する前に、スリップ剤を前駆体ウェブ３４及び／又は成形構造体８に適用する工程を所望により含むことができる。これは、特に連続プロセスでは、前駆体ウェブ３４と成形構造体８との間の摩擦を低減するために有益であり得る。好適なスリップ剤の非限定的な例としては、シリコーン、タルク、潤滑油などが挙げられる。
【００９７】
このプロセスは、エンボス加工ウェブ１６を更に操作するために、所望により他のプロセスと組み合わせることができる。一実施形態では、そのような追加的プロセスを同じプロセス製造ラインでこのプロセスと組み合わせて、例えば吸収性物品を生産することができる。一実施形態では、このプロセスを、米国特許第２００６／００８７０５３ Ａ１号又は同第２００５／００６４１３６ Ａ１号に記載されているプロセスのような、エンボス加工ウェブ１６にマクロ孔を付与することができるプロセスと組み合わせる。そのようなプロセスの組み合わせは、吸収性物品のトップシートとしての使用に好適であり得るマクロ孔を有するエンボス加工ウェブ１６を生産することができる。そのようなマクロ孔を有するエンボス加工ウェブ１６を、次いで、好ましくは同じプロセス製造ラインで、吸収性コア及びバックシートなどのような他の吸収性物品構成要素と組み合わせることによって、吸収性物品に変換することができる。
【００９８】
上で説明したプロセスのほかに、エンボス加工ウェブを作製するための代替プロセスも企図される。プロセスは、更に、第２の圧力源からの圧力を印加する工程を含む。第２の圧力源は、静的液圧プレナム、静的ガス圧プレナム、エアナイフのような高速ガス圧源（velocity gas pressure）、従来のハイドロフォーミングプロセスに用いられているような高速液圧源、及び適合基材からなる群から選択可能である。米国仮特許出願第６１／１５９，９０６号は、本開示のプロセスでの使用に好適な適合基材を開示している。第２の圧力源によって前駆体ウェブ３４に印加される圧力は、典型的には、前述の静圧プレナム３６によって前駆体ウェブ３４に印加される圧力と同程度となる。第２の圧力源は、静圧プレナムの前又は後に、前駆体ウェブに圧力を印加することができる。例えば、プロセスは、複数の静圧プレナムの使用を含むことができる。一実施形態では、少なくとも２つの静圧プレナムが提供され、圧力は成形構造体８と第１の静圧プレナムとの間の前駆体ウェブ３４の第１の部分に印加される。次いで、成形構造体８と第２の静圧プレナムとの間の前駆体ウェブ３４の第１の部分に圧力を印加することができる。これは、成形構造体の同じ離散型突出要素と位置合わせされた前駆体ウェブの部分を更に適合させることができる。これは、プロセスによって形成される離散型伸長要素の補強を可能にすることができる。
【００９９】
エンボス加工ウェブの使用
エンボス加工ウェブは、吸収性物品（トップシート、バックシート、又は剥離包装紙など）、包装材（フローラップ、シュリンクラップ、又はポリバッグなど）、ゴミ袋、食品用ラップ、デンタルフロス、拭き取り用品、電子部品、壁紙、衣類、エプロン、ウィンドウシェード、プレースマット、ブックカバーなどの構成要素材料としての使用を含む多くの異なるやり方で使用され得る。
【実施例】
【０１００】
以下は、本発明のエンボス加工ウェブを作製するためのプロセスの非限定的な例である。
【０１０１】
（実施例１）
エンボス加工ウェブは、静圧ガスプレナム、及び１平方センチメートル当たり約１５５０個の離散型突出要素（２．５４平方ｃｍ（インチ）当たり約１０，０００個の離散型突出要素、１００メッシュ）を有する成形構造体を用いて製造される。成形構造体はＤＥＬＲＩＮアセタールで作製されており、約１ｍｍの厚さを有する。離散型突出要素は、約２５０マイクロメートルの高さ、約１０５マイクロメートルの直径（２分の１の高さで測定）、及び約２７０マイクロメートルの中心間距離を有する。離散型突出要素の側壁は約８度の角度でテーパーされる。突出要素の遠位端部は約８８マイクロメートルの直径を有する。離散型突出要素は、隣接する突出要素に対してオフセットされる。
【０１０２】
前駆体ウェブ３４としては、厚さ約１５マイクロメートル、坪量約１４．２グラム／平方メートル（「ｇｓｍ」）の、ＲＫＷ ＵＳ，Ｉｎｃ．から入手したポリエチレンフィルムを使用した。
【０１０３】
エンボス加工プロセスは、約２０℃の周囲温度で成形構造体を用いて高速リサーチプレスを用いて行う。高速リサーチプレスは、米国特許公開第２００９／０１２０３０８号に詳述されており、前駆体ウェブ３４をエンボス加工するための連続生産ラインプロセスのシミュレーションをするように設計されている。このプレスは、ゴム（４０Ａジュロメータのネオプレン）によって囲まれた２５ｍｍ×２５ｍｍの穴を有するマニホールドプレートを含み、高圧源に接続されて、静圧ガスプレナムのための圧力を送達する。成形構造体は、約１．８ｍｍの圧縮距離までマニホールドプレートのゴムと係合し、成形構造体とゴムとの間で前駆体ウェブを密封する。それにより、前駆体ウェブの成形構造体に面する側に大気圧が存在し、前駆体ウェブのその反対の側には約２ＭＰａの、静圧ガスプレナムからの圧力が存在することになり、前駆体ウェブにわたって静圧ガスプレナムによって圧力差が生成される。プレスは、直径２０５ｍｍの成形構造体ロール直径をシミュレートするように動作される。前駆体ウェブ３４は、約２．７４ｍ／秒のシミュレーション速度で成形構造体８と静圧ガスプレナムとの間に供給される。保持時間は約０．１９秒である。得られたエンボス加工ウェブは、約１００マイクロメートルの平均高さ及び開口遠位端部（図１０Ａに示すような）又は閉口遠位端部（図１０Ｂに示すような）を有する離散型伸長要素を含む。
【０１０４】
本明細書に開示されている寸法及び値は、列挙した正確な数値に厳しく制限されるものとして理解すべきではない。それよりむしろ、特に規定がない限り、こうした各寸法は、列挙された値とその値周辺の機能的に同等の範囲との両方を意味することが意図される。例えば、「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することを意図している。
【０１０５】
特に明記しない限り、一実施形態に関する技術的特徴が本明細書で開示されるとき、その特徴は他の実施形態又は請求項に開示されている任意の他の特徴と組み合わせることができる。
【０１０６】
「発明を実施するための形態」で引用した全ての文献は、関連部分において本明細書に参考として組み込まれるが、いずれの文献の引用も、それが本発明に関して先行技術であることを容認するものとして解釈すべきではない。本書における用語のいずれかの意味又は定義が、参考として組み込まれた文献における同一の用語のいずれかの意味又は定義と相反する限りにおいては、本書においてその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。
【０１０７】
本発明の特定の実施形態が例示され、記載されてきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の様々な変更及び修正を実施できることが、当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲内にあるそのようなすべての変更及び修正を、添付の「特許請求の範囲」で扱うものとする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンボス加工ウェブの作製プロセスであって、
静圧ガスプレナムと、複数の離散型突出要素を備える成形構造体との間に前駆体ウェブを供給する工程であって、前記離散型突出要素が、前記前駆体ウェブの厚さと少なくともほぼ等しい高さを有する、工程と、
前記成形構造体に対向する前記前駆体ウェブに対して前記静圧ガスプレナムからの圧力を印加する工程であって、前記前駆体ウェブを前記成形構造体の離散型突出要素に適合させるために十分な差圧を前記前駆体ウェブにわたって生成して、それにより、開口近位端部を有する複数の離散型伸長要素を備えるエンボス加工ウェブを形成する、工程と、を含む、プロセス。
【請求項２】
少なくとも毎秒約１メートルの速度で、前記静圧ガスプレナムと前記成形構造体との間に前記前駆体ウェブを供給する工程を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
約１ミリ秒〜約５ミリ秒の保持時間の間、圧力を印加する工程を含む、請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記プロセスの間の前記前駆体ウェブの温度が、前記前駆体ウェブの融点より低い温度である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項５】
前記前駆体ウェブの温度が、前記前駆体ウェブの融点より少なくとも約１０℃低い、請求項４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記プロセスの間の前記前駆体ウェブの温度が約２０℃〜約１１０℃である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項７】
前記ガスが、窒素、二酸化炭素、及びそれらの混合物からなる群から選択されるガスを少なくとも１つ含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項８】
前記ガスが空気を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記エンボス加工ウェブの前記伸長要素が、開口遠位端部を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記エンボス加工ウェブの前記伸長要素が、閉口遠位端部を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記エンボス加工ウェブの前記伸長要素が、少なくとも約０．２のアスペクト比を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記印加される圧力が、約０．１ＭＰａ〜約２５ＭＰａであり、好ましくは約０．５ＭＰａ〜約５ＭＰａである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記伸長要素の厚さが、前記前駆体ウェブの厚さと比べて薄化されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記印加される圧力が、前記前駆体ウェブを前記前駆体ウェブの降伏点を越えて伸張させるために十分である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記前駆体ウェブが、ポリプロピレン、ポリエチレン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１】
エンボス加工ウェブの作製プロセスであって、
静圧ガスプレナムと、複数の離散型突出要素を備える成形構造体との間に前駆体ウェブを供給する工程であって、前記離散型突出要素が、前記前駆体ウェブの厚さと少なくともほぼ等しい高さを有する、工程と、
前記成形構造体に対向する前記前駆体ウェブに対して前記静圧ガスプレナムからの圧力を印加する工程であって、前記前駆体ウェブを前記成形構造体の離散型突出要素に適合させるために十分な差圧を前記前駆体ウェブにわたって生成して、それにより、開口近位端部を有する複数の離散型伸長要素を備えるエンボス加工ウェブを形成する、工程と、を含む、プロセス。
【請求項２】
少なくとも毎秒約１メートルの速度で、前記静圧ガスプレナムと前記成形構造体との間に前記前駆体ウェブを供給する工程を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
約１ミリ秒〜約５ミリ秒の保持時間の間、圧力を印加する工程を含む、請求項１又は２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記プロセスの間の前記前駆体ウェブの温度が、前記前駆体ウェブの融点より低い温度である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項５】
前記前駆体ウェブの温度が、前記前駆体ウェブの融点より少なくとも約１０℃低い、請求項４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記プロセスの間の前記前駆体ウェブの温度が約２０℃〜約１１０℃である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項７】
前記ガスが、窒素、二酸化炭素、及びそれらの混合物からなる群から選択されるガスを少なくとも１つ含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項８】
前記ガスが空気を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記エンボス加工ウェブの前記伸長要素が、開口遠位端部を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記エンボス加工ウェブの前記伸長要素が、閉口遠位端部を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記エンボス加工ウェブの前記伸長要素が、少なくとも約０．２のアスペクト比を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記印加される圧力が、約０．１ＭＰａ〜約２５ＭＰａであり、好ましくは約０．５ＭＰａ〜約５ＭＰａである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記伸長要素の厚さが、前記前駆体ウェブの厚さと比べて薄化されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記印加される圧力が、前記前駆体ウェブを前記前駆体ウェブの降伏点を越えて伸張させるために十分である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記前駆体ウェブが、ポリプロピレン、ポリエチレン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロセス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【公表番号】特表２０１２−５１９６１６（Ｐ２０１２−５１９６１６Ａ）
【公表日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５５４１８３（Ｐ２０１１−５５４１８３）
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２６９１８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０５０１７
【国際公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（５９０００５０５８）ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー (2,280)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２６９１８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０５０１７
【国際公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（５９０００５０５８）ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー (2,280)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]