領域内におけるウェブの延伸
異方性ウェブ（２）の１つ以上の領域を延伸するための装置および方法、ならびに１つ以上の延伸された領域を含む異方性ウェブ（１０）を提供する。ウェブ内の延伸領域（１８）のそれぞれは、クロスウェブ方向（ｘ）に、すなわち、ダウンウェブ方向（ｚ）を横断する方向に延伸される。延伸は、ウェブが装置を通じてダウンウェブ方向に前進するとき、連続的に実施することができる。
延伸可能なウェブを横断方向に延伸するための方法は一般に、実質的に連続した延伸可能な異方性ウェブ上で実施される。クロスウェブ延伸は、配向ユニット（７、８、９）によって確立された配向領域（１８）内で発生する。配向ユニットは、ウェブをウェブ平面の外に移動させるが、このウェブ平面において、ウェブは引張を受けるが、側部は拘束されない。ウェブは配向ユニットの上に移動するが、この配向ユニットにおいて、配向の度合いは、配向ユニットによってウェブの一部分が横断方向に変位する量に比例する。異方性ウェブは、横断方向よりも大きいダウンウェブ方向の引張り強度を有しており、したがって、異方性ウェブは、配向ユニットによってクロスウェブ方向に優先的に変位させられる。これによって、ダウンウェブ方向の引張り強度を、クロスウェブ方向よりも少なくとも５０パーセント大きいものにすることができる。
延伸可能なウェブを横断方向に延伸するための方法は一般に、実質的に連続した延伸可能な異方性ウェブ上で実施される。クロスウェブ延伸は、配向ユニット（７、８、９）によって確立された配向領域（１８）内で発生する。配向ユニットは、ウェブをウェブ平面の外に移動させるが、このウェブ平面において、ウェブは引張を受けるが、側部は拘束されない。ウェブは配向ユニットの上に移動するが、この配向ユニットにおいて、配向の度合いは、配向ユニットによってウェブの一部分が横断方向に変位する量に比例する。異方性ウェブは、横断方向よりも大きいダウンウェブ方向の引張り強度を有しており、したがって、異方性ウェブは、配向ユニットによってクロスウェブ方向に優先的に変位させられる。これによって、ダウンウェブ方向の引張り強度を、クロスウェブ方向よりも少なくとも５０パーセント大きいものにすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェブ、ウェブ加工方法、およびウェブ加工装置の分野に関する。より具体的には、本発明は、ウェブの１つ以上の領域をクロスウェブ方向に延伸するための装置および方法、ならびにそのように延伸されたウェブを提供する。
【背景技術】
【０００２】
加工中にウェブをクロスウェブ方向に延伸することは、多くの場合、望ましいことである。たとえば、弾性材料が延伸されていない間に弾性層に積層されたまたは他の方法で取り付けられた非弾性的な材料の層を含むウェブ、例えば不織布ウェブは、典型的には、ウェブに弾性を付与するために延伸を必要とする。ウェブは、非弾性層、または１つもしくは複数の非弾性層内の結合材が破壊されるかないしは別の方法で分裂されるように延伸され、これにより弾性材料が自在に延伸することが可能となり、延伸されたウェブ積層体は依然として弾性のままである。そのようにウェブに弾性を付与するために延伸することは、一般に、ウェブの「活性化」と呼ばれている（ウェブの弾性は延伸によって「活性化」される）。活性化は、ウェブの機械方向もしくはウェブの横断方向またはその双方において行うことができる。横断方向の延伸または活性化は、例えば幅出しおよびリングロールを含む様々な既知の方法によって実施することができる。
【０００３】
幅出しは典型的には、ウェブの縁部を把持し、そのウェブをダウンウェブ方向に（すなわちウェブの長さに沿って）前進させながらクロスウェブ方向に延伸することを含んでいる。幅出しでは、ウェブに誘起されるひずみの量を変化させることが可能であるが、同時に多数の欠点も伴う。たとえば、ウェブの縁部は、多くの場合、ウェブ内の縁部における損傷または不規則なひずみにより、幅出し後に廃棄しなければならない。生じうる別の欠点は、ウェブの選択した部分または領域内に、幅出しを使用してひずみを誘起することが困難または不可能となりうることである。さらに、幅出しの設備はコストを要すると共に複雑になることがあり、また、ウェブが加工中に横断方向に拡大するので、稼働するのに相当な床面積が必要となることがある。
【０００４】
リングロールは、ウェブを横断方向に延伸するための幅出しに代わるものである。さまざまなリングロール装置が、例えば米国特許第４，２２３，０５９号（シュワルツ（Schwarz））、米国特許第４，９６８，３１３号（サビー（Sabee））、米国特許第５，１４３，６７９号（ウェーバー（Weber）ら）、米国特許第５，１５６，７９３号（ビューエル（Buell）ら）、および米国特許第５，１６７，８９７号（ウェーバー（Weber））に記載されている。リングロールまたは逐次延伸とは、一般に、相互に係合する歯を有するロールの間にウェブを配置することである。係合する歯は、一般的には歯の寸法、数およびピッチに基づいてウェブを延伸する。リングロールは、ウェブの選択した領域を延伸し横断方向にのみ延伸するために使用することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、リングロールの歯はウェブを把持し、このようにリングロール装置がウェブと接触することにより、ウェブが引き裂かれ、ウェブの外観に望ましくない影響を及ぼすことがある。リングロールを使用してウェブ内に誘起されうるひずみの量は、特定のリングロールを使用することによって制限される。延伸の度合いを調整または変更するには、新たなリングロールを機械加工することが必要である。これは、当然ながら高価になり、柔軟性に欠くことである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、異方性ウェブの１つ以上の領域を延伸するための装置および方法、ならびに１つ以上の延伸領域を含む異方性ウェブを提供する。ウェブ内の延伸領域のそれぞれは、クロスウェブ方向に、すなわち、ダウンウェブ方向を横断する方向に延伸される。延伸は、ウェブが装置を通じてダウンウェブ方向に前進するとき、連続的に実施することができる。
【０００７】
延伸可能なウェブを横断方向に延伸するための方法は一般に、実質的に連続した延伸可能な異方性ウェブ上で実施される。ウェブは、ウェブ平面内の張力下でダウンウェブ方向に第１の速度で移動している。延伸可能な異方性ウェブは、幅およびダウンウェブ方向に実質的に連続した長さとを有している。クロスウェブ延伸は、配向ユニットによって確立された配向領域内で発生する。配向ユニットは、ウェブをウェブ平面の外に移動させるが、その際ウェブは引張りを受けるが、側部の拘束はされない。ウェブは配向ユニットの上に移動するが、その際、配向の度合いは配向ユニットによってウェブの一部分が横断方向に変位する量に比例する。異方性ウェブは、横断方向よりも大きいダウンウェブ方向の引張り強度を有しており、したがって、異方性ウェブは、配向ユニットによってクロスウェブ方向に優先的に変位させられる。これによって、ダウンウェブ方向の引張り強度を、クロスウェブ方向よりも少なくとも５０パーセント大きいものにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１に示すように、ウェブ２が供給源１から巻き出しされているが、この供給源１はウェブ材料のロールとすることができる。ウェブ２の張力は、遊びロール３と被駆動ローラー４との間で維持されており、それによって、配向装置１２を通じたウェブ２の速度が確立されている。配向装置１２は、１つ以上の配向ユニット７、８、および／または９を有することができる。ウェブが所望の平坦な輪郭と所望の張力とを確実に維持するように、ニップロール１１を配向装置１２の中もしくは外へ、または個々の配向ユニット７、８、および／もしくは９の間に、様々な場所で使用することができる。領域内で配向されたウェブ１０は、必要に応じて遊びロール５の向こうへ送られ、ロール６上などの好適な形式で収集される。上記のプロセスにおいて概して、ウェブは、ダウンウェブ方向（ｚ）に第１の速度で移動する。延伸は、配向ユニットによって確立された配向領域において発生する。
【０００９】
図２に示すように、ウェブに対して形成された１つの、または複数の配向領域１８を横断方向（ｘ）に設けることができる。各配向領域１８は、配向されるウェブと協働して配向ユニット１５によって形成されている。ウェブ２上のこれらの配向領域１８のそれぞれは、同じであっても異なっていてもよく、また、異なる度合いの配向が領域１８内に存在してもよい。また、その領域は、配向レベルが急激に低下する、または配向が徐々に減少してゼロとなる別個の場所を有していてもよい。これは、配向ユニットおよび配向されるウェブの特性に依存する。配向領域はまた、互いのダウンウェブに、重なり合う関係または重なり合わない関係で配置してもよい。配向領域を重ね合わせるとは、２つのダウンウェブに離間した配向ユニットが、ウェブの同じクロスウェブ（ｘ方向）配向領域または範囲を順に、相当な程度に活性化することを意味する。同じ配向領域１８で稼働するユニットを重ね合わせることによって、さらなる配向を特定の領域に、たとえば着実に増加する配向レベルで付与して、ウェブ内の特定の領域または範囲をより穏やかに徐々に増やして延伸することが可能となる。
【００１０】
図２に示すように、単一の配向ユニット１５が、配向領域１８内で優先的に配向しており、ここで領域１９は、好ましくは（ただし必須ではない）配向がほとんど発生しない範囲である。領域１８と１９との間の遷移は相当に鮮明に示してあるが、漸進的な遷移になる可能性のあることが理解されるべきである。非優先的に活性化される領域１９は一般に、５０％未満、好ましくは１０パーセント未満の配向が生じる場所である。配向を独立した配向領域１８（幅Ｗを有する）に孤立化させるのを支援するために、図２に示す実施形態においては、強化領域１６および１７が設けられている。これらの強化領域は、配向領域１８内のウェブ２の残部よりも高いダウンウェブ（方向Ｚ）の引張り強度を有することを特徴としている。強化領域１６および１７においてより高くなる、このダウンウェブ引張り強度は、隣接する２つの強化領域の間の範囲における強度とよりも１００パーセント高いか、２００パーセント高いか、または３００パーセント高くなる可能性がある。より強度の高い領域１６および１７は、ウェブをこれらの領域において（熱およびまたは圧力を受けて）選択的にカレンダー加工するか、追加材料をこれらの領域において積層するか、ウェブをこれらの領域において折り畳むか、ウェブをこれらの領域においてコーティングするか、または他の同様の方法によって用意することができる。これらの強化領域は、これらの強化領域によって境界を画された配向領域１８に配向を孤立させる傾向を有することになる。強化領域がより高い強度を有するので、この孤立効果は一般に、ウェブ２にダウンウェブ方向Ｚに加えられる高い張力と結合するときに増大する。
【００１１】
一般に、配向ユニット１５によってもたらされる配向は、配向されるウェブの総合的な異方性強度の挙動によってクロスウェブ方向に優先的に、かつ、ウェブが配向ユニット内にある間にウェブを配向領域のいずれかの側で保持する長手方向の側部の拘束なしに生成される。この異方性の強度は、上述のように強化領域によるものとすることができ、また、ウェブ、またはウェブを形成する１つ以上の層に、クロスウェブ方向よりも少なくとも５０％高い、または１００％もしくは２００％を超えて高いダウンウェブ方向の強度など、異方性の強度特性を与えることによるものとすることもできる。処理されるウェブ２は一般に、クロスウェブ方向Ｘにおける強度よりも相当に高いダウンウェブ方向Ｚにおける総合強度を有している。これによって、配向ユニット１５によりクロスウェブすなわちＸ方向配向で誘起された配向が孤立化される傾向が生じる。
【００１２】
ウェブの総合的な異方性強度の挙動は、例えば、繊維がダウンウェブ方向に優先的に配向される異方性の不織布ウェブまたは層によって発生させることができる。これはまた、ダウンウェブ方向に配向を誘起したフィルムまたはフィルム層によって発生させることもでき、その配向は、融解によって誘起される配向であってもよく、また、フィルムを延伸することによって生じる、後続の長手方向の配向であってもよい。長手方向の配向は、他の種類のウェブまたはウェブ層でも同様に用いることもできる。異方性繊維ウェブは、例えば米国特許第５，３９３，５９９号に記載されており、その特許において、繊維は、横断方向に対して機械方向に延びる繊維の比率が高くなるように、カーディング機械に配置されている。説明されているウェブは、少なくとも４／１および最大少なくとも６／１超に及ぶ引張り強度比を有している。ウェブはそのあと弾性ウェブに接合することができる、これは水流交絡工法、接着剤、熱接合、超音波接合、押出成形接合などによる不織布弾性材料、弾性ネットまたは弾性フィルムとすることが可能である。この積層体は次いで、非異方性の不織布、フィルムなどのような他の層に接合することができ、かつ機械方向において優先的な強度特性を依然として有することができる。スパンボンドウェブを異方性にすることもできる。たとえば、ウェブ形成の間もしくは後にウェブを機械方向に延伸することによって、あるいは、たとえば回転装置の方向性、方向性のある気流もしくはフォーミングワイヤの向きおよび速度を利用してウェブ形成の間に繊維をダウンウェブに向けることによって達成できる。たとえば、米国特許第５，３６６，７９３号に記載されているように、メルトブロー繊維の流れをある角度で形成面に優先的に向けるか、または、繊維の流れを形成面に対して偏向させることによって、異方性のメルトブローウェブを形成することができる。これらの異方性不織布ウェブを、他のウェブまたはフィルムの上で直接成形して、多層異方性積層体を直接形成することができる。異方性フィルムは、例えば、米国特許第６，２７０，９１０号に記載された溶解物内で直接形成することができる。本発明において、異方特性は、より高強度な材料の不連続相を連続相内で使用することによって生じる。不連続相は、押出成形装置における溶解物の剪断力によって、かつ／または形成後の延伸によって、機械方向に整列される。この技法はまた、共押出しフィルムと共に、または、例えば米国特許第５，５０１，６７５号、第５，４６２，７０８号、第５，３５４，５９７号もしくは第５，３４４，６９１号に記載されているような、連続した高強度の相または層を含んだフィルムと共に用いることもできる。この場合、弾性層または相がフィルム内に含められていれば、フィルムを機械方向に延伸することによって、機械方向においてより高い強度を増強することができる。フィルムが連続弾性層を有している場合、延伸されたフィルムの熱処理を使用して、長手方向に配向した非弾性材の相または層内における配向を保持しながらも弾性材を弛緩させることができる。この結果として、フィルムは横断方向には弾性特性を有し、機械方向には高強度特性を有することになる。
【００１３】
配向ユニット１５は、図３に示すウェブ迂回装置２５を有しているが、そのウェブ迂回装置２５は、ウェブ２をウェブ経路の外に向ける特性を有しており、ここでウェブはＹ方向に張力を受けている。ウェブ経路は直線状である必要はなく、いかなる形であってもよく、また迂回装置に巻き付いていてもよい。全体的なウェブ経路からの迂回の度合いによって、一般に、生じうる横断方向の延伸の量が決まる。しかしながら、迂回の持続時間および非迂回部から末端の迂回部までの変化率（Ｈ）もまた、配向効果に影響を及ぼしうる。迂回の全体的な度合い（Ｈ）が過度に高い場合は、しかしながら、ウェブがダウンウェブ配向（Ｚ方向）する危険性がより高くなり、またウェブが破れたり損傷を受けたりする危険性が増加する。迂回ユニットはある輪郭を有することができ、すなわち、ひずみ速度を減少させるのを支援し、より穏やかな配向をもたらすように、頂点２０へと全体的に徐々に増加する迂回経路を形成することができる。この迂回装置の輪郭または迂回経路の増加は、１度〜ら９０度の傾斜角αを有することができるが、空間的な制限により、一般にこの傾斜角は５度〜８０度、または２０度〜５０度に維持される。
【００１４】
迂回装置は、いかなる形状または形式のものであってもよく、例えば、頂点へと漸次的に増加する傾斜板であってもよい。この傾斜板は、中実の固定工具であってもよく、また、ホイール、ローラーなどの１つ以上の別個の要素によって形成されていてもよい。また、迂回装置は、１つ以上の隣接ユニットとして設けられていてもよく、その隣接ユニットは、一体物または機械的に孤立したユニットであってもよい。
【００１５】
図２〜５に示すホイールタイプの迂回装置２５は、好ましい実施形態において回転することができるが、固定式であってもよい。ホイール２５は、図４および５に示すようにランドを有してもよく、またある輪郭をＸ方向に有してもよい。ウェブに接触するホイールの縁部２１は、好ましくは、鋭利な縁部でウェブが引き裂かれることを防止するために、丸みがつけられている。ホイールタイプの迂回装置を用いると、ウェブ材料は、ある範囲にわたってホイールに巻き付く。この巻付き（γ）は、ホイールの上に供給されるウェブの方向によって決まるが、その方向は、ウェブがそこから迂回装置に送り込まれるニップロール１１またはフィードロールの位置、ならびに配向されたウェブがその上に送られる巻取りロールによって決まる。この巻付きは、５度〜３００度、または１０度〜９０度とすることができる。図３に示すように、ウェブ経路ｚは迂回装置の位置によって決まり、その迂回装置の位置は、ニップロール１１および／またはロール４と同じ面内になくてもよい。ニップロール１１（または被駆動ロール）、迂回装置２５およびロール４は一般に、図３に示すように、１度〜１８０度または３０度〜１８０度の角度（α）を形成するように整列することができる。角度（α）がより小さくなると、ウェブ２が、より広範囲でホイールタイプの迂回装置２５のまわりに巻き付くことになる。ウェブ経路にわたる迂回装置の頂点２０の高さ（Ｈ）は、ウェブの迂回が可能となる限りはいかなる値であってもよいが、一般には、１ｃｍ〜１００ｃｍ、または５ｃｍ〜２０ｃｍであり、その値によって迂回の度合いが決まる。
【００１６】
図４ａは、迂回装置ホイール３５の他の実施形態を示しており、ここで、ホイールは、、単一の配向領域においてダウンウェブ方向におけるウェブのクロスウェブ配向の度合いを可変にすることを見込んで、高い度合いの迂回Ｈ１と低い度合いの迂回Ｈ０とを有する範囲を形成するために非円形となっている。また、この効果は、偏心装着されたホイールによって発生させることもできる。
【００１７】
延伸可能なウェブは、好ましい実施形態において、図５に示すように、弾性的に延伸可能なウェブ２２と、１つ以上の比較的非弾性的なウェブ２３との積層体である。この場合、本発明の配向装置および方法は、ウェブ内の領域を「活性化」して、その活性化された領域が優先的な横断方向の弾性を活性後に示すようにするために使用することができる。活性化とは、非弾性的な層、または非弾性的な１つまたは複数の層内の接合材が破壊されるかないしは別の方法で分裂され、それによって、ウェブ弾性材料の延伸された部分が、例えば、活性化のための延伸後に回復する、積層体内にある弾性材料または層に起因して、依然として弾性のままである。非弾性的な１つまたは複数の層は、ここで破断されているかないしは別の方法で分裂されており、ウェブの後続の弾性的な延伸に対して有意な抵抗をもたらすことはない。本明細書で使用するとき、ウェブ内の非弾性的な領域は、延伸の後、ウェブの延伸された領域が少なくとも幾分かの弾性挙動を示すように延伸されている場合に「活性化」される。弾性的挙動とはつまり、活性化領域を延伸した後、その活性化領域が、拘束力の無い状態で弛緩寸法に少なくとも部分的に戻ることを意味する。
【００１８】
ウェブの一部分を延伸するために使用する、本発明による配向ユニットは、他のウェブ加工設備とインラインで使用するか、または、おむつラインなどの既存の多機能ラインに容易に配置することができる。たとえば配向ユニットは、たとえば先在するウェブを、たとえば既存のウェブを加熱すること、冷却すること、カレンダー加工すること、既存のウェブに材料を加える（たとえば、熱、超音波、ホットメルトまたは感圧性接着剤によって材料を積層する）ことなどによって加工できる装置の下流に位置していてもよい。場合によっては、その装置は、次いで現状のままでまたは積層された形で本発明による配向ユニット内に送られるウェブを（たとえば、弾性的なウェブを押出成形すること、スパンボンディングすること、カーディングすること、メルトブローすること、ウィービングすること、不織布または他の非弾性的なウェブを弾性的なウェブに積層することなどによって）製造することができる。
【００１９】
本発明による配向ユニットはまた、ウェブの一部分が本発明の原理に従って延伸された後にウェブに作用する別の加工装置の上流に位置していてもよい。たとえば、１つ以上の位置でウェブにスリットを付け、ウェブを穿孔し、かつ／もしくはウェブを孔開けするための装置、またはウェブに材料を積層する（たとえば、フックなどのファスナ材料を取り付けるなど）、ダイ打抜きするなどするための装置である。本発明による配向ユニットは、おむつ組立てラインなどの組立てラインに容易に配置して、いくらかの所定の横断方向領域を特定的に配向または活性化することができる。
【実施例】
【００２０】
本発明の理解を高めるために以下の実施例を示す。それらの実施例は、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。
【００２１】
試験方法
引張り強度／ヒステリシス
弾性／不織布積層体の引張り強度およびヒステリシス特性を測定した。破断点引張強さ試験に対し、幅５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの積層体の一片を、上部および下部のつめを４０ｍｍ離した引張り試験機（インストロン社（Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｃｏｒｐ．）から入手可能なＩＮＳ（登録商標）ＴＲＯＮ Ｍｏｄｅｌ ５５Ｒ１１２２）に装着した。つめ内での滑りおよび破損を最小にするために、線接触式のつめを使用した。次いでつめを、試料の破壊が発生するまで、５１ｃｍ／分の速度で分離させた。その結果を図６ａに示すが、ここで、各曲線は２回の反復の平均値を表している。図６ａは、積層体の異方性の特徴をグラフで示している。機械方向で試験したとき、試料は、機械横断方向に対して高い引張り力と伸び率で破壊している。ヒステリシス特性に対し、幅５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの積層体の一片を、上部および下部のつめを４０ｍｍ離した引張り試験機（インストロン社（Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｃｏｒｐ．）から入手可能なＩＮＳ（登録商標）ＴＲＯＮ Ｍｏｄｅｌ ５５Ｒ１１２２）に装着した。つめ内での滑りおよび破損を最小にするために、線接触式のつめを使用した。次いでつめを、１５ニュートンの荷重が記録されるまで、５１ｃｍ／分の速度で分離させた。次いでつめを１秒間にわたって静止させると、後につめは伸び率ゼロの位置へ戻った。再びつめを１秒間にわたって静止させ、１６ニュートンの荷重が記録されるまで、次いで同じ速度で分離させた。その周期をさらに２回、合計で３周期にわたって繰り返した。２回の反復で試験したが、その結果を図６ｂに示す。延伸されていない積層体を対照標準として、またさらに、以下で述べる延伸された積層体（実施例１）を試験した。図６ｂが示すところによれば、その延伸プロセスでは結果として、１’、２’および３’と記した曲線を１、２および３と記した曲線と比較することによって明白となるように、積層体は、所与の荷重において相当に高い伸び率を有していた。また、延伸された材料は、延伸されていない材料よりも相当に平坦な（より傾きの小さい）応力−ひずみ（ヒステリシス）曲線を有していたが、これは、多くの用途における弾性材の望ましい特質となる。
【００２２】
（実施例１）
ＰＣＴ公報ＷＯ２００４／０８２９１８に開示された方法を用いて、弾性／不織布積層ウェブを調製した。
【００２３】
ギヤポンプを取り付けた直径４０ｍｍの２軸押出機を使用して、スチレン−エチレンブチレン−スチレンブロックコポリマー（テキサス州ヒューストン（Houston）のクラトン・ポリマー社（Kraton Polymers）のＫＲＡＴＯＮ Ｇ−１６５７、７０％）と超低密度ポリエチレン（テキサス州ヒューストン（Houston）のエクソン・ポリマーズ社（Exxon Polymers Inc.）のＥｎｇａｇｅ ８４５２、３０％）とからなる、７５グラム／平方メートルの溶融弾性ポリマーのブレンドを、約２４６℃の溶解温度でダイに送った。そのダイは、溶解ポリマーのフィルムが、加熱したドクターブレードと冷却した成形ロールとの境界面範囲内へと、垂直下向きに押出しされるように配置されていた。ドクターブレードは２４６℃の温度に維持し、成形ロールは、冷水をロールの内部を通じて循環させることによって３０℃の温度に維持した。ドクターブレードは、７８８ニュートン／線ｃｍ（線インチあたり４５０ポンド）の圧力で成形ロールに対して保持した。
【００２４】
一連の楕円形形状のポストをロールの周辺部の周りに配置するために、成形ロールの外面の幅約１０ｃｍを化学的にエッチングした。ポストは幅が１．６ｍｍであり、ロールの周りに周囲方向に（ダウンウェブ）３．２ｍｍ、ロールに沿って軸方向に（クロスウェブ）５ｍｍ離間した。ポストの高さは６３ミクロンであった。ドクターブレードが押出し物をロールから取り去ったとき、ポストのランドに押出し物が残存せず、結果として幅１０ｃｍの有孔ポリマーフィルムが得られるように、ポストの最上部（またはランド）は、ロールの機械加工されない最も外側の範囲と同じ高さであった。押出し物は、整合したバックアップロール（７５ショアＡのジュロ硬度を有するゴムカバーを備えたスチール製の芯）で形成されたニップにおいて、ＢＢＡノンウーブンズ社（BBA Nonwovens）（サウスカロライナ州シンプソンビル（Simpsonville））による秤量２７グラム／平方メートル、幅２２ｃｍの、軽く接合された高延伸カード（ＨＥＣ）不織布ポリプロピレン基材（製品ＦＰＮ ３３２Ｄ）に、成形ロールから移送した。バックアップロールの芯は、温度５℃の水を循環させることによって冷却した。成形ロールとバックアップロールとの間のニップに加えられる圧力は、２５ニュートン／線ｃｍ（線インチ当たり１４ポンド）であった。押出し物と不織布との間の接合を高めるために、不織布にホットメルト接着剤（ウィスコンシン州ウォーワトサ（Wauwatosa）のボスティック社（Bostik）によるＨ９３８８、４．５グラム／平方メートル）を不織布の全幅（２２ｃｍ）にわたって渦巻き模様で吹き付けた。１０ｃｍの押出し物を幅２２ｃｍの不織布と中心を合わせ、結果として、エラストマーのない最も外側の縁部領域は約６ｃｍとなった。次いで、同様に接着剤を吹き付けた、同じタイプの不織布の第２の層（幅２２ｃｍ）を、ゴムロール／スチールロールニップを使用して先に作製した積層体のエラストマー側に積層し、結果として、ウェブの中央１０ｃｍは３層の積層体、ウェブの最も外側の６ｃｍは２層の積層体とした。
【００２５】
次いで、図３に示す装置と類似した装置を使用して、積層体を横断方向に延伸した。ロール４および１１は、ポリウレタンゴムでコーティングされた直径６．３ｃｍ、長さ２５．４ｃｍのスチールロール（３０ジュロ硬度）であった。ウェブ迂回装置は、図４に示すように、１．６ｃｍのシャフトに装着された、７．６ｃｍの直径ｄと６．４ｍｍの厚さｔを有するスチール製の延伸ホイール２５であった。ホイールの最も外側の縁部は、図４に示すように、約３．２ｍｍのランド「ｑ」で機械加工した。ウェブは、延伸ホイール２５が、積層体の弾性材料を含有する範囲の中央に位置するように配置した。ロール４および１１は被駆動ロールであり、ホイール２５はウェブの張力のみに基づいて回転した。ウェブ２は、３．７ｍ／分のロール４の速度および３．０ｍ／分のロール１１の速度を使用して、ホイール２５の上にウェブを引張ることによって延伸させた。２３％の超過速度により、ウェブ上に機械方向の張力が生じ、その張力は次いで、ウェブがホイール２５の上で下方に引張られるとき、横断方向の力となった。延伸ホイールと中心を合わせたウェブの最も内側の２．５ｃｍは、約２５０％延伸された。延伸ホイール上のひだが形成された範囲にすぐ隣接する、弾性材料を含有する積層体の範囲（両側の約３．８ｃｍ）は、同程度の張力／力を受けず、したがって同程度に延伸しない。
【００２６】
上に簡潔に言及したように、本発明は、均質ウェブ、単層ウェブ、多層ウェブおよび複合ウェブを含め、いかなる好適な延伸可能なウェブを加工するためにも使用することができる。このウェブには、延伸可能な特定の領域または範囲を有する組立て物品も含まれる。
【００２７】
上記の特定の実施形態は、本発明の実施を例示するものである。本発明は、本文書において具体的に述べられていない任意の要素または品目の無い状態においても好適に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のウェブを製造する本発明の方法を実施するための装置の概略図である。
【図２】本発明の配向領域の斜視図である。
【図３】本発明のウェブを製造する本発明の方法を実施するための装置の概略側面図である。
【図４】図３および５の配向ユニットにおいて使用されている配向迂回ホイールの端面図である。
【図４ａ】別の迂回ホイールの側面図である。
【図５】本発明の配向ユニットの迂回装置の端面図である。
【図６ａ】活性化されたウェブおよび活性化されていないウェブの、機械方向および横断方向における破壊に至るまでの張力を示すグラフである。
【図６ｂ】活性化されたウェブおよび活性化されていないウェブのヒステリシス特性を示すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェブ、ウェブ加工方法、およびウェブ加工装置の分野に関する。より具体的には、本発明は、ウェブの１つ以上の領域をクロスウェブ方向に延伸するための装置および方法、ならびにそのように延伸されたウェブを提供する。
【背景技術】
【０００２】
加工中にウェブをクロスウェブ方向に延伸することは、多くの場合、望ましいことである。たとえば、弾性材料が延伸されていない間に弾性層に積層されたまたは他の方法で取り付けられた非弾性的な材料の層を含むウェブ、例えば不織布ウェブは、典型的には、ウェブに弾性を付与するために延伸を必要とする。ウェブは、非弾性層、または１つもしくは複数の非弾性層内の結合材が破壊されるかないしは別の方法で分裂されるように延伸され、これにより弾性材料が自在に延伸することが可能となり、延伸されたウェブ積層体は依然として弾性のままである。そのようにウェブに弾性を付与するために延伸することは、一般に、ウェブの「活性化」と呼ばれている（ウェブの弾性は延伸によって「活性化」される）。活性化は、ウェブの機械方向もしくはウェブの横断方向またはその双方において行うことができる。横断方向の延伸または活性化は、例えば幅出しおよびリングロールを含む様々な既知の方法によって実施することができる。
【０００３】
幅出しは典型的には、ウェブの縁部を把持し、そのウェブをダウンウェブ方向に（すなわちウェブの長さに沿って）前進させながらクロスウェブ方向に延伸することを含んでいる。幅出しでは、ウェブに誘起されるひずみの量を変化させることが可能であるが、同時に多数の欠点も伴う。たとえば、ウェブの縁部は、多くの場合、ウェブ内の縁部における損傷または不規則なひずみにより、幅出し後に廃棄しなければならない。生じうる別の欠点は、ウェブの選択した部分または領域内に、幅出しを使用してひずみを誘起することが困難または不可能となりうることである。さらに、幅出しの設備はコストを要すると共に複雑になることがあり、また、ウェブが加工中に横断方向に拡大するので、稼働するのに相当な床面積が必要となることがある。
【０００４】
リングロールは、ウェブを横断方向に延伸するための幅出しに代わるものである。さまざまなリングロール装置が、例えば米国特許第４，２２３，０５９号（シュワルツ（Schwarz））、米国特許第４，９６８，３１３号（サビー（Sabee））、米国特許第５，１４３，６７９号（ウェーバー（Weber）ら）、米国特許第５，１５６，７９３号（ビューエル（Buell）ら）、および米国特許第５，１６７，８９７号（ウェーバー（Weber））に記載されている。リングロールまたは逐次延伸とは、一般に、相互に係合する歯を有するロールの間にウェブを配置することである。係合する歯は、一般的には歯の寸法、数およびピッチに基づいてウェブを延伸する。リングロールは、ウェブの選択した領域を延伸し横断方向にのみ延伸するために使用することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、リングロールの歯はウェブを把持し、このようにリングロール装置がウェブと接触することにより、ウェブが引き裂かれ、ウェブの外観に望ましくない影響を及ぼすことがある。リングロールを使用してウェブ内に誘起されうるひずみの量は、特定のリングロールを使用することによって制限される。延伸の度合いを調整または変更するには、新たなリングロールを機械加工することが必要である。これは、当然ながら高価になり、柔軟性に欠くことである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、異方性ウェブの１つ以上の領域を延伸するための装置および方法、ならびに１つ以上の延伸領域を含む異方性ウェブを提供する。ウェブ内の延伸領域のそれぞれは、クロスウェブ方向に、すなわち、ダウンウェブ方向を横断する方向に延伸される。延伸は、ウェブが装置を通じてダウンウェブ方向に前進するとき、連続的に実施することができる。
【０００７】
延伸可能なウェブを横断方向に延伸するための方法は一般に、実質的に連続した延伸可能な異方性ウェブ上で実施される。ウェブは、ウェブ平面内の張力下でダウンウェブ方向に第１の速度で移動している。延伸可能な異方性ウェブは、幅およびダウンウェブ方向に実質的に連続した長さとを有している。クロスウェブ延伸は、配向ユニットによって確立された配向領域内で発生する。配向ユニットは、ウェブをウェブ平面の外に移動させるが、その際ウェブは引張りを受けるが、側部の拘束はされない。ウェブは配向ユニットの上に移動するが、その際、配向の度合いは配向ユニットによってウェブの一部分が横断方向に変位する量に比例する。異方性ウェブは、横断方向よりも大きいダウンウェブ方向の引張り強度を有しており、したがって、異方性ウェブは、配向ユニットによってクロスウェブ方向に優先的に変位させられる。これによって、ダウンウェブ方向の引張り強度を、クロスウェブ方向よりも少なくとも５０パーセント大きいものにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１に示すように、ウェブ２が供給源１から巻き出しされているが、この供給源１はウェブ材料のロールとすることができる。ウェブ２の張力は、遊びロール３と被駆動ローラー４との間で維持されており、それによって、配向装置１２を通じたウェブ２の速度が確立されている。配向装置１２は、１つ以上の配向ユニット７、８、および／または９を有することができる。ウェブが所望の平坦な輪郭と所望の張力とを確実に維持するように、ニップロール１１を配向装置１２の中もしくは外へ、または個々の配向ユニット７、８、および／もしくは９の間に、様々な場所で使用することができる。領域内で配向されたウェブ１０は、必要に応じて遊びロール５の向こうへ送られ、ロール６上などの好適な形式で収集される。上記のプロセスにおいて概して、ウェブは、ダウンウェブ方向（ｚ）に第１の速度で移動する。延伸は、配向ユニットによって確立された配向領域において発生する。
【０００９】
図２に示すように、ウェブに対して形成された１つの、または複数の配向領域１８を横断方向（ｘ）に設けることができる。各配向領域１８は、配向されるウェブと協働して配向ユニット１５によって形成されている。ウェブ２上のこれらの配向領域１８のそれぞれは、同じであっても異なっていてもよく、また、異なる度合いの配向が領域１８内に存在してもよい。また、その領域は、配向レベルが急激に低下する、または配向が徐々に減少してゼロとなる別個の場所を有していてもよい。これは、配向ユニットおよび配向されるウェブの特性に依存する。配向領域はまた、互いのダウンウェブに、重なり合う関係または重なり合わない関係で配置してもよい。配向領域を重ね合わせるとは、２つのダウンウェブに離間した配向ユニットが、ウェブの同じクロスウェブ（ｘ方向）配向領域または範囲を順に、相当な程度に活性化することを意味する。同じ配向領域１８で稼働するユニットを重ね合わせることによって、さらなる配向を特定の領域に、たとえば着実に増加する配向レベルで付与して、ウェブ内の特定の領域または範囲をより穏やかに徐々に増やして延伸することが可能となる。
【００１０】
図２に示すように、単一の配向ユニット１５が、配向領域１８内で優先的に配向しており、ここで領域１９は、好ましくは（ただし必須ではない）配向がほとんど発生しない範囲である。領域１８と１９との間の遷移は相当に鮮明に示してあるが、漸進的な遷移になる可能性のあることが理解されるべきである。非優先的に活性化される領域１９は一般に、５０％未満、好ましくは１０パーセント未満の配向が生じる場所である。配向を独立した配向領域１８（幅Ｗを有する）に孤立化させるのを支援するために、図２に示す実施形態においては、強化領域１６および１７が設けられている。これらの強化領域は、配向領域１８内のウェブ２の残部よりも高いダウンウェブ（方向Ｚ）の引張り強度を有することを特徴としている。強化領域１６および１７においてより高くなる、このダウンウェブ引張り強度は、隣接する２つの強化領域の間の範囲における強度とよりも１００パーセント高いか、２００パーセント高いか、または３００パーセント高くなる可能性がある。より強度の高い領域１６および１７は、ウェブをこれらの領域において（熱およびまたは圧力を受けて）選択的にカレンダー加工するか、追加材料をこれらの領域において積層するか、ウェブをこれらの領域において折り畳むか、ウェブをこれらの領域においてコーティングするか、または他の同様の方法によって用意することができる。これらの強化領域は、これらの強化領域によって境界を画された配向領域１８に配向を孤立させる傾向を有することになる。強化領域がより高い強度を有するので、この孤立効果は一般に、ウェブ２にダウンウェブ方向Ｚに加えられる高い張力と結合するときに増大する。
【００１１】
一般に、配向ユニット１５によってもたらされる配向は、配向されるウェブの総合的な異方性強度の挙動によってクロスウェブ方向に優先的に、かつ、ウェブが配向ユニット内にある間にウェブを配向領域のいずれかの側で保持する長手方向の側部の拘束なしに生成される。この異方性の強度は、上述のように強化領域によるものとすることができ、また、ウェブ、またはウェブを形成する１つ以上の層に、クロスウェブ方向よりも少なくとも５０％高い、または１００％もしくは２００％を超えて高いダウンウェブ方向の強度など、異方性の強度特性を与えることによるものとすることもできる。処理されるウェブ２は一般に、クロスウェブ方向Ｘにおける強度よりも相当に高いダウンウェブ方向Ｚにおける総合強度を有している。これによって、配向ユニット１５によりクロスウェブすなわちＸ方向配向で誘起された配向が孤立化される傾向が生じる。
【００１２】
ウェブの総合的な異方性強度の挙動は、例えば、繊維がダウンウェブ方向に優先的に配向される異方性の不織布ウェブまたは層によって発生させることができる。これはまた、ダウンウェブ方向に配向を誘起したフィルムまたはフィルム層によって発生させることもでき、その配向は、融解によって誘起される配向であってもよく、また、フィルムを延伸することによって生じる、後続の長手方向の配向であってもよい。長手方向の配向は、他の種類のウェブまたはウェブ層でも同様に用いることもできる。異方性繊維ウェブは、例えば米国特許第５，３９３，５９９号に記載されており、その特許において、繊維は、横断方向に対して機械方向に延びる繊維の比率が高くなるように、カーディング機械に配置されている。説明されているウェブは、少なくとも４／１および最大少なくとも６／１超に及ぶ引張り強度比を有している。ウェブはそのあと弾性ウェブに接合することができる、これは水流交絡工法、接着剤、熱接合、超音波接合、押出成形接合などによる不織布弾性材料、弾性ネットまたは弾性フィルムとすることが可能である。この積層体は次いで、非異方性の不織布、フィルムなどのような他の層に接合することができ、かつ機械方向において優先的な強度特性を依然として有することができる。スパンボンドウェブを異方性にすることもできる。たとえば、ウェブ形成の間もしくは後にウェブを機械方向に延伸することによって、あるいは、たとえば回転装置の方向性、方向性のある気流もしくはフォーミングワイヤの向きおよび速度を利用してウェブ形成の間に繊維をダウンウェブに向けることによって達成できる。たとえば、米国特許第５，３６６，７９３号に記載されているように、メルトブロー繊維の流れをある角度で形成面に優先的に向けるか、または、繊維の流れを形成面に対して偏向させることによって、異方性のメルトブローウェブを形成することができる。これらの異方性不織布ウェブを、他のウェブまたはフィルムの上で直接成形して、多層異方性積層体を直接形成することができる。異方性フィルムは、例えば、米国特許第６，２７０，９１０号に記載された溶解物内で直接形成することができる。本発明において、異方特性は、より高強度な材料の不連続相を連続相内で使用することによって生じる。不連続相は、押出成形装置における溶解物の剪断力によって、かつ／または形成後の延伸によって、機械方向に整列される。この技法はまた、共押出しフィルムと共に、または、例えば米国特許第５，５０１，６７５号、第５，４６２，７０８号、第５，３５４，５９７号もしくは第５，３４４，６９１号に記載されているような、連続した高強度の相または層を含んだフィルムと共に用いることもできる。この場合、弾性層または相がフィルム内に含められていれば、フィルムを機械方向に延伸することによって、機械方向においてより高い強度を増強することができる。フィルムが連続弾性層を有している場合、延伸されたフィルムの熱処理を使用して、長手方向に配向した非弾性材の相または層内における配向を保持しながらも弾性材を弛緩させることができる。この結果として、フィルムは横断方向には弾性特性を有し、機械方向には高強度特性を有することになる。
【００１３】
配向ユニット１５は、図３に示すウェブ迂回装置２５を有しているが、そのウェブ迂回装置２５は、ウェブ２をウェブ経路の外に向ける特性を有しており、ここでウェブはＹ方向に張力を受けている。ウェブ経路は直線状である必要はなく、いかなる形であってもよく、また迂回装置に巻き付いていてもよい。全体的なウェブ経路からの迂回の度合いによって、一般に、生じうる横断方向の延伸の量が決まる。しかしながら、迂回の持続時間および非迂回部から末端の迂回部までの変化率（Ｈ）もまた、配向効果に影響を及ぼしうる。迂回の全体的な度合い（Ｈ）が過度に高い場合は、しかしながら、ウェブがダウンウェブ配向（Ｚ方向）する危険性がより高くなり、またウェブが破れたり損傷を受けたりする危険性が増加する。迂回ユニットはある輪郭を有することができ、すなわち、ひずみ速度を減少させるのを支援し、より穏やかな配向をもたらすように、頂点２０へと全体的に徐々に増加する迂回経路を形成することができる。この迂回装置の輪郭または迂回経路の増加は、１度〜ら９０度の傾斜角αを有することができるが、空間的な制限により、一般にこの傾斜角は５度〜８０度、または２０度〜５０度に維持される。
【００１４】
迂回装置は、いかなる形状または形式のものであってもよく、例えば、頂点へと漸次的に増加する傾斜板であってもよい。この傾斜板は、中実の固定工具であってもよく、また、ホイール、ローラーなどの１つ以上の別個の要素によって形成されていてもよい。また、迂回装置は、１つ以上の隣接ユニットとして設けられていてもよく、その隣接ユニットは、一体物または機械的に孤立したユニットであってもよい。
【００１５】
図２〜５に示すホイールタイプの迂回装置２５は、好ましい実施形態において回転することができるが、固定式であってもよい。ホイール２５は、図４および５に示すようにランドを有してもよく、またある輪郭をＸ方向に有してもよい。ウェブに接触するホイールの縁部２１は、好ましくは、鋭利な縁部でウェブが引き裂かれることを防止するために、丸みがつけられている。ホイールタイプの迂回装置を用いると、ウェブ材料は、ある範囲にわたってホイールに巻き付く。この巻付き（γ）は、ホイールの上に供給されるウェブの方向によって決まるが、その方向は、ウェブがそこから迂回装置に送り込まれるニップロール１１またはフィードロールの位置、ならびに配向されたウェブがその上に送られる巻取りロールによって決まる。この巻付きは、５度〜３００度、または１０度〜９０度とすることができる。図３に示すように、ウェブ経路ｚは迂回装置の位置によって決まり、その迂回装置の位置は、ニップロール１１および／またはロール４と同じ面内になくてもよい。ニップロール１１（または被駆動ロール）、迂回装置２５およびロール４は一般に、図３に示すように、１度〜１８０度または３０度〜１８０度の角度（α）を形成するように整列することができる。角度（α）がより小さくなると、ウェブ２が、より広範囲でホイールタイプの迂回装置２５のまわりに巻き付くことになる。ウェブ経路にわたる迂回装置の頂点２０の高さ（Ｈ）は、ウェブの迂回が可能となる限りはいかなる値であってもよいが、一般には、１ｃｍ〜１００ｃｍ、または５ｃｍ〜２０ｃｍであり、その値によって迂回の度合いが決まる。
【００１６】
図４ａは、迂回装置ホイール３５の他の実施形態を示しており、ここで、ホイールは、、単一の配向領域においてダウンウェブ方向におけるウェブのクロスウェブ配向の度合いを可変にすることを見込んで、高い度合いの迂回Ｈ１と低い度合いの迂回Ｈ０とを有する範囲を形成するために非円形となっている。また、この効果は、偏心装着されたホイールによって発生させることもできる。
【００１７】
延伸可能なウェブは、好ましい実施形態において、図５に示すように、弾性的に延伸可能なウェブ２２と、１つ以上の比較的非弾性的なウェブ２３との積層体である。この場合、本発明の配向装置および方法は、ウェブ内の領域を「活性化」して、その活性化された領域が優先的な横断方向の弾性を活性後に示すようにするために使用することができる。活性化とは、非弾性的な層、または非弾性的な１つまたは複数の層内の接合材が破壊されるかないしは別の方法で分裂され、それによって、ウェブ弾性材料の延伸された部分が、例えば、活性化のための延伸後に回復する、積層体内にある弾性材料または層に起因して、依然として弾性のままである。非弾性的な１つまたは複数の層は、ここで破断されているかないしは別の方法で分裂されており、ウェブの後続の弾性的な延伸に対して有意な抵抗をもたらすことはない。本明細書で使用するとき、ウェブ内の非弾性的な領域は、延伸の後、ウェブの延伸された領域が少なくとも幾分かの弾性挙動を示すように延伸されている場合に「活性化」される。弾性的挙動とはつまり、活性化領域を延伸した後、その活性化領域が、拘束力の無い状態で弛緩寸法に少なくとも部分的に戻ることを意味する。
【００１８】
ウェブの一部分を延伸するために使用する、本発明による配向ユニットは、他のウェブ加工設備とインラインで使用するか、または、おむつラインなどの既存の多機能ラインに容易に配置することができる。たとえば配向ユニットは、たとえば先在するウェブを、たとえば既存のウェブを加熱すること、冷却すること、カレンダー加工すること、既存のウェブに材料を加える（たとえば、熱、超音波、ホットメルトまたは感圧性接着剤によって材料を積層する）ことなどによって加工できる装置の下流に位置していてもよい。場合によっては、その装置は、次いで現状のままでまたは積層された形で本発明による配向ユニット内に送られるウェブを（たとえば、弾性的なウェブを押出成形すること、スパンボンディングすること、カーディングすること、メルトブローすること、ウィービングすること、不織布または他の非弾性的なウェブを弾性的なウェブに積層することなどによって）製造することができる。
【００１９】
本発明による配向ユニットはまた、ウェブの一部分が本発明の原理に従って延伸された後にウェブに作用する別の加工装置の上流に位置していてもよい。たとえば、１つ以上の位置でウェブにスリットを付け、ウェブを穿孔し、かつ／もしくはウェブを孔開けするための装置、またはウェブに材料を積層する（たとえば、フックなどのファスナ材料を取り付けるなど）、ダイ打抜きするなどするための装置である。本発明による配向ユニットは、おむつ組立てラインなどの組立てラインに容易に配置して、いくらかの所定の横断方向領域を特定的に配向または活性化することができる。
【実施例】
【００２０】
本発明の理解を高めるために以下の実施例を示す。それらの実施例は、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。
【００２１】
試験方法
引張り強度／ヒステリシス
弾性／不織布積層体の引張り強度およびヒステリシス特性を測定した。破断点引張強さ試験に対し、幅５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの積層体の一片を、上部および下部のつめを４０ｍｍ離した引張り試験機（インストロン社（Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｃｏｒｐ．）から入手可能なＩＮＳ（登録商標）ＴＲＯＮ Ｍｏｄｅｌ ５５Ｒ１１２２）に装着した。つめ内での滑りおよび破損を最小にするために、線接触式のつめを使用した。次いでつめを、試料の破壊が発生するまで、５１ｃｍ／分の速度で分離させた。その結果を図６ａに示すが、ここで、各曲線は２回の反復の平均値を表している。図６ａは、積層体の異方性の特徴をグラフで示している。機械方向で試験したとき、試料は、機械横断方向に対して高い引張り力と伸び率で破壊している。ヒステリシス特性に対し、幅５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの積層体の一片を、上部および下部のつめを４０ｍｍ離した引張り試験機（インストロン社（Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｃｏｒｐ．）から入手可能なＩＮＳ（登録商標）ＴＲＯＮ Ｍｏｄｅｌ ５５Ｒ１１２２）に装着した。つめ内での滑りおよび破損を最小にするために、線接触式のつめを使用した。次いでつめを、１５ニュートンの荷重が記録されるまで、５１ｃｍ／分の速度で分離させた。次いでつめを１秒間にわたって静止させると、後につめは伸び率ゼロの位置へ戻った。再びつめを１秒間にわたって静止させ、１６ニュートンの荷重が記録されるまで、次いで同じ速度で分離させた。その周期をさらに２回、合計で３周期にわたって繰り返した。２回の反復で試験したが、その結果を図６ｂに示す。延伸されていない積層体を対照標準として、またさらに、以下で述べる延伸された積層体（実施例１）を試験した。図６ｂが示すところによれば、その延伸プロセスでは結果として、１’、２’および３’と記した曲線を１、２および３と記した曲線と比較することによって明白となるように、積層体は、所与の荷重において相当に高い伸び率を有していた。また、延伸された材料は、延伸されていない材料よりも相当に平坦な（より傾きの小さい）応力−ひずみ（ヒステリシス）曲線を有していたが、これは、多くの用途における弾性材の望ましい特質となる。
【００２２】
（実施例１）
ＰＣＴ公報ＷＯ２００４／０８２９１８に開示された方法を用いて、弾性／不織布積層ウェブを調製した。
【００２３】
ギヤポンプを取り付けた直径４０ｍｍの２軸押出機を使用して、スチレン−エチレンブチレン−スチレンブロックコポリマー（テキサス州ヒューストン（Houston）のクラトン・ポリマー社（Kraton Polymers）のＫＲＡＴＯＮ Ｇ−１６５７、７０％）と超低密度ポリエチレン（テキサス州ヒューストン（Houston）のエクソン・ポリマーズ社（Exxon Polymers Inc.）のＥｎｇａｇｅ ８４５２、３０％）とからなる、７５グラム／平方メートルの溶融弾性ポリマーのブレンドを、約２４６℃の溶解温度でダイに送った。そのダイは、溶解ポリマーのフィルムが、加熱したドクターブレードと冷却した成形ロールとの境界面範囲内へと、垂直下向きに押出しされるように配置されていた。ドクターブレードは２４６℃の温度に維持し、成形ロールは、冷水をロールの内部を通じて循環させることによって３０℃の温度に維持した。ドクターブレードは、７８８ニュートン／線ｃｍ（線インチあたり４５０ポンド）の圧力で成形ロールに対して保持した。
【００２４】
一連の楕円形形状のポストをロールの周辺部の周りに配置するために、成形ロールの外面の幅約１０ｃｍを化学的にエッチングした。ポストは幅が１．６ｍｍであり、ロールの周りに周囲方向に（ダウンウェブ）３．２ｍｍ、ロールに沿って軸方向に（クロスウェブ）５ｍｍ離間した。ポストの高さは６３ミクロンであった。ドクターブレードが押出し物をロールから取り去ったとき、ポストのランドに押出し物が残存せず、結果として幅１０ｃｍの有孔ポリマーフィルムが得られるように、ポストの最上部（またはランド）は、ロールの機械加工されない最も外側の範囲と同じ高さであった。押出し物は、整合したバックアップロール（７５ショアＡのジュロ硬度を有するゴムカバーを備えたスチール製の芯）で形成されたニップにおいて、ＢＢＡノンウーブンズ社（BBA Nonwovens）（サウスカロライナ州シンプソンビル（Simpsonville））による秤量２７グラム／平方メートル、幅２２ｃｍの、軽く接合された高延伸カード（ＨＥＣ）不織布ポリプロピレン基材（製品ＦＰＮ ３３２Ｄ）に、成形ロールから移送した。バックアップロールの芯は、温度５℃の水を循環させることによって冷却した。成形ロールとバックアップロールとの間のニップに加えられる圧力は、２５ニュートン／線ｃｍ（線インチ当たり１４ポンド）であった。押出し物と不織布との間の接合を高めるために、不織布にホットメルト接着剤（ウィスコンシン州ウォーワトサ（Wauwatosa）のボスティック社（Bostik）によるＨ９３８８、４．５グラム／平方メートル）を不織布の全幅（２２ｃｍ）にわたって渦巻き模様で吹き付けた。１０ｃｍの押出し物を幅２２ｃｍの不織布と中心を合わせ、結果として、エラストマーのない最も外側の縁部領域は約６ｃｍとなった。次いで、同様に接着剤を吹き付けた、同じタイプの不織布の第２の層（幅２２ｃｍ）を、ゴムロール／スチールロールニップを使用して先に作製した積層体のエラストマー側に積層し、結果として、ウェブの中央１０ｃｍは３層の積層体、ウェブの最も外側の６ｃｍは２層の積層体とした。
【００２５】
次いで、図３に示す装置と類似した装置を使用して、積層体を横断方向に延伸した。ロール４および１１は、ポリウレタンゴムでコーティングされた直径６．３ｃｍ、長さ２５．４ｃｍのスチールロール（３０ジュロ硬度）であった。ウェブ迂回装置は、図４に示すように、１．６ｃｍのシャフトに装着された、７．６ｃｍの直径ｄと６．４ｍｍの厚さｔを有するスチール製の延伸ホイール２５であった。ホイールの最も外側の縁部は、図４に示すように、約３．２ｍｍのランド「ｑ」で機械加工した。ウェブは、延伸ホイール２５が、積層体の弾性材料を含有する範囲の中央に位置するように配置した。ロール４および１１は被駆動ロールであり、ホイール２５はウェブの張力のみに基づいて回転した。ウェブ２は、３．７ｍ／分のロール４の速度および３．０ｍ／分のロール１１の速度を使用して、ホイール２５の上にウェブを引張ることによって延伸させた。２３％の超過速度により、ウェブ上に機械方向の張力が生じ、その張力は次いで、ウェブがホイール２５の上で下方に引張られるとき、横断方向の力となった。延伸ホイールと中心を合わせたウェブの最も内側の２．５ｃｍは、約２５０％延伸された。延伸ホイール上のひだが形成された範囲にすぐ隣接する、弾性材料を含有する積層体の範囲（両側の約３．８ｃｍ）は、同程度の張力／力を受けず、したがって同程度に延伸しない。
【００２６】
上に簡潔に言及したように、本発明は、均質ウェブ、単層ウェブ、多層ウェブおよび複合ウェブを含め、いかなる好適な延伸可能なウェブを加工するためにも使用することができる。このウェブには、延伸可能な特定の領域または範囲を有する組立て物品も含まれる。
【００２７】
上記の特定の実施形態は、本発明の実施を例示するものである。本発明は、本文書において具体的に述べられていない任意の要素または品目の無い状態においても好適に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のウェブを製造する本発明の方法を実施するための装置の概略図である。
【図２】本発明の配向領域の斜視図である。
【図３】本発明のウェブを製造する本発明の方法を実施するための装置の概略側面図である。
【図４】図３および５の配向ユニットにおいて使用されている配向迂回ホイールの端面図である。
【図４ａ】別の迂回ホイールの側面図である。
【図５】本発明の配向ユニットの迂回装置の端面図である。
【図６ａ】活性化されたウェブおよび活性化されていないウェブの、機械方向および横断方向における破壊に至るまでの張力を示すグラフである。
【図６ｂ】活性化されたウェブおよび活性化されていないウェブのヒステリシス特性を示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅寸法および実質的に連続した長さ寸法を有し、前記幅寸法の強度よりも前記長さ寸法の強度の方が大きい異方性ウェブを用意することと、
前記ウェブをダウンウェブ方向に引き延ばすのに必要な張力未満の張力下で、前記ウェブをダウンウェブのウェブ経路に沿って配置することと、
迂回装置を有する配向ユニットを用いて、前記ウェブの一部分を前記幅寸法内で前記ウェブ経路の外に移動させる一方で、前記ウェブの少なくとも一部分が前記幅寸法内で引き延ばされるように、前記ウェブを前記ダウンウェブのウェブ経路に沿った張力下に維持することと、を含むウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項２】
前記ウェブが、前記配向ユニット内にあるときに配向領域のいずれの側でも拘束されない、請求項１に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項３】
前記ウェブが、前記横断方向の強度よりも少なくとも５０パーセント高い前記ダウンウェブ方向の強度を有する、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項４】
前記ウェブが、前記横断方向の強度よりも少なくとも１００パーセント高い前記ダウンウェブ方向の強度を有する、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項５】
前記ウェブが不織布ウェブまたはウェブ層を備える、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項６】
前記ウェブは、弾性層と少なくとも１つの不織布層との積層体である、請求項５に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項７】
前記ウェブの弾性層がフィルム層である、請求項６に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項８】
前記ウェブは、高強度の長手方向領域を有し、前記長手方向領域は、前記ウェブが優先的に配向される比較的低強度のウェブの配向領域を画定する、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項９】
前記配向ユニットは、１ｃｍ〜１００ｃｍの迂回の度合いを有する、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１０】
前記配向ユニットは、５ｃｍ〜２０ｃｍの迂回の度合いを有する、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１１】
前記配向ユニットは、前記ウェブが前記ウェブ経路から迂回し始める出発点から前記迂回装置の頂点までの、５度〜８０度の傾斜角を有する迂回経路を備える、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１２】
前記配向ユニットは、２０度〜５０度の傾斜角を有する、請求項１１に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１３】
前記迂回装置はホイールである、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１４】
前記ウェブの前記ダウンウェブ方向に位置する複数の配向ユニットが設けられる、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１５】
前記複数の配向ユニットは、前記ウェブの同じ横断面領域を少なくとも部分的に配向するように整列される、請求項１４に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１６】
前記複数の配向ユニットは、前記ウェブの異なる横断面領域を少なくとも部分的に配向するように変位させられる、請求項１４に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１７】
前記ウェブの前記クロスウェブ方向に位置する複数の配向ユニットが設けられる、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１８】
前記配向ユニットの迂回装置は、単一の配向領域内のダウンウェブ方向においてクロスウェブ配向の度合いを可変とするための、変動する頂点を有するホイールである、請求項１４に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１９】
幅寸法と張力調整装置とを有するダウンウェブ方向のウェブ経路と、
ウェブを前記ウェブ経路の外に迂回させるための迂回装置を有する、前記ウェブ経路の一部分上の配向ユニットとを備え、前記ウェブの互いに反対側の部分を保持するための拘束装置が前記配向ユニットのいずれの側にも設けられない、ウェブを機械横断方向に配向するための装置。
【請求項２０】
前記配向ユニットが、１ｃｍ〜１００ｃｍの迂回の度合いを有する、請求項１９に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項２１】
前記配向ユニットが、５ｃｍ〜２０ｃｍの迂回の度合いを有する、請求項１９に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項２２】
前記配向ユニットが、ウェブが前記ウェブ経路から迂回し始める出発点から前記迂回装置の頂点までの、５度〜８０度の傾斜角を有する迂回経路を備える、請求項１９に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項２３】
前記配向ユニットが、２０度〜５０度の傾斜角を有する、請求項２２に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項２４】
前記迂回装置がホイールである、請求項１９に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項２５】
前記ウェブ経路のダウンウェブ方向に位置する複数の配向ユニットが設けられる、請求項１９に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項２６】
前記複数の配向ユニットが、前記ウェブ経路に沿って整列される、請求項２５に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項２７】
前記複数の配向ユニットが、前記ウェブ経路に沿って変位させられる、請求項２５に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項２８】
前記ウェブ経路の横断方向に位置する複数の配向ユニットが設けられる、請求項１９に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項２９】
前記配向ユニットの迂回装置が、ダウンウェブ方向においてクロスウェブ配向の度合いを可変とするための、変動する頂点を有するホイールである、請求項２４に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項１】
幅寸法および実質的に連続した長さ寸法を有し、前記幅寸法の強度よりも前記長さ寸法の強度の方が大きい異方性ウェブを用意することと、
前記ウェブをダウンウェブ方向に引き延ばすのに必要な張力未満の張力下で、前記ウェブをダウンウェブのウェブ経路に沿って配置することと、
迂回装置を有する配向ユニットを用いて、前記ウェブの一部分を前記幅寸法内で前記ウェブ経路の外に移動させる一方で、前記ウェブの少なくとも一部分が前記幅寸法内で引き延ばされるように、前記ウェブを前記ダウンウェブのウェブ経路に沿った張力下に維持することと、を含むウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項２】
前記ウェブが、前記配向ユニット内にあるときに配向領域のいずれの側でも拘束されない、請求項１に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項３】
前記ウェブが、前記横断方向の強度よりも少なくとも５０パーセント高い前記ダウンウェブ方向の強度を有する、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項４】
前記ウェブが、前記横断方向の強度よりも少なくとも１００パーセント高い前記ダウンウェブ方向の強度を有する、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項５】
前記ウェブが不織布ウェブまたはウェブ層を備える、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項６】
前記ウェブは、弾性層と少なくとも１つの不織布層との積層体である、請求項５に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項７】
前記ウェブの弾性層がフィルム層である、請求項６に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項８】
前記ウェブは、高強度の長手方向領域を有し、前記長手方向領域は、前記ウェブが優先的に配向される比較的低強度のウェブの配向領域を画定する、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項９】
前記配向ユニットは、１ｃｍ〜１００ｃｍの迂回の度合いを有する、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１０】
前記配向ユニットは、５ｃｍ〜２０ｃｍの迂回の度合いを有する、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１１】
前記配向ユニットは、前記ウェブが前記ウェブ経路から迂回し始める出発点から前記迂回装置の頂点までの、５度〜８０度の傾斜角を有する迂回経路を備える、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１２】
前記配向ユニットは、２０度〜５０度の傾斜角を有する、請求項１１に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１３】
前記迂回装置はホイールである、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１４】
前記ウェブの前記ダウンウェブ方向に位置する複数の配向ユニットが設けられる、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１５】
前記複数の配向ユニットは、前記ウェブの同じ横断面領域を少なくとも部分的に配向するように整列される、請求項１４に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１６】
前記複数の配向ユニットは、前記ウェブの異なる横断面領域を少なくとも部分的に配向するように変位させられる、請求項１４に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１７】
前記ウェブの前記クロスウェブ方向に位置する複数の配向ユニットが設けられる、請求項２に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１８】
前記配向ユニットの迂回装置は、単一の配向領域内のダウンウェブ方向においてクロスウェブ配向の度合いを可変とするための、変動する頂点を有するホイールである、請求項１４に記載のウェブを機械横断方向に配向する方法。
【請求項１９】
幅寸法と張力調整装置とを有するダウンウェブ方向のウェブ経路と、
ウェブを前記ウェブ経路の外に迂回させるための迂回装置を有する、前記ウェブ経路の一部分上の配向ユニットとを備え、前記ウェブの互いに反対側の部分を保持するための拘束装置が前記配向ユニットのいずれの側にも設けられない、ウェブを機械横断方向に配向するための装置。
【請求項２０】
前記配向ユニットが、１ｃｍ〜１００ｃｍの迂回の度合いを有する、請求項１９に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項２１】
前記配向ユニットが、５ｃｍ〜２０ｃｍの迂回の度合いを有する、請求項１９に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項２２】
前記配向ユニットが、ウェブが前記ウェブ経路から迂回し始める出発点から前記迂回装置の頂点までの、５度〜８０度の傾斜角を有する迂回経路を備える、請求項１９に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項２３】
前記配向ユニットが、２０度〜５０度の傾斜角を有する、請求項２２に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項２４】
前記迂回装置がホイールである、請求項１９に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項２５】
前記ウェブ経路のダウンウェブ方向に位置する複数の配向ユニットが設けられる、請求項１９に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項２６】
前記複数の配向ユニットが、前記ウェブ経路に沿って整列される、請求項２５に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項２７】
前記複数の配向ユニットが、前記ウェブ経路に沿って変位させられる、請求項２５に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項２８】
前記ウェブ経路の横断方向に位置する複数の配向ユニットが設けられる、請求項１９に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【請求項２９】
前記配向ユニットの迂回装置が、ダウンウェブ方向においてクロスウェブ配向の度合いを可変とするための、変動する頂点を有するホイールである、請求項２４に記載のウェブを機械横断方向に配向する装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図４ａ】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図４ａ】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【公表番号】特表２００８−５４６９２６（Ｐ２００８−５４６９２６Ａ）
【公表日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５１８３０７（Ｐ２００８−５１８３０７）
【出願日】平成１８年６月１９日（２００６．６．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０２３９３８
【国際公開番号】ＷＯ２００７／００２０５８
【国際公開日】平成１９年１月４日（２００７．１．４）
【出願人】（５９９０５６４３７）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月１９日（２００６．６．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０２３９３８
【国際公開番号】ＷＯ２００７／００２０５８
【国際公開日】平成１９年１月４日（２００７．１．４）
【出願人】（５９９０５６４３７）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Ｆターム（参考）】
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