專利名稱：顯示具有軟滑觸感的聚合物纖維網的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于制造在至少一個表面上顯示具有柔滑觸感的聚合物纖維網的成形結構。更具體地講，本發(fā)明涉及用于制造一種顯示具有柔滑觸感的三維聚合物纖維網，其可被用作一次性吸收制品的朝向身體的頂片。
背景技術：
將一次性制品，例如包括衛(wèi)生巾、緊身短褲襯里、陰唇間裝置、尿布、訓練褲、失禁裝置、傷口敷料等等在內的吸收性裝置，制成在任何預期的接觸點處對穿著者皮膚具有柔軟的布狀表面感覺是特別理想的。同樣，在一次性制品領域，很早就知道制造尤其是在使用期間使使用者具有干燥表面感覺的吸收性裝置。通過具有柔軟布狀的朝向身體表面，在使用期間保持干燥表面感覺，吸收裝置賦予了改進的穿著舒適性，并將由于長時間暴露于吸收性裝置內部所吸收的水汽中而產生的不良皮膚狀況降至最低。
盡管因為其舒適的表面感覺，通常使用紡織和無紡纖維網作為朝向身體的吸收裝置的頂片，也已經利用了宏觀膨脹的三維有孔的聚合物纖維網，例如Procter & Gamble Company上市的在商業(yè)上取得成功的DRI-WEAVETM頂片。一種可行的這類纖維網被公開于1982年8月3日授予Radel等人的美國專利4,342,314中。已經顯示此類纖維網具有理想的流體傳輸性和流體保持性。理想的流體傳輸性使頂片能夠采集流體如尿液或月經，并將流體傳到吸收制品中。一旦被吸收進吸收制品之中，頂片的流體保持特性優(yōu)選地防止回滲，即流體返回頂片的運動回滲的原因至少有兩個(1)由于吸收制品上的壓力而壓擠出所吸收的流體；和/或(2)頂片內部或上面所捕集的濕氣。優(yōu)選地，流體采集性和流體保持性這兩種性質要達到最好。所不同的是，優(yōu)選地頂片將顯示具有高的流體采集率和低水平的回滲。
其它宏觀膨脹的三維開孔聚合物纖維網已為人所熟知。例如，1984年7月31日授予Ahr等人的美國專利4,463,045公開了一種宏觀膨脹的三維聚合物纖維網，其顯示具有一種明顯見不到光澤的表面和布狀觸感。Ahr等人提出了為了漫射地反射入射光并從而消除光澤對于規(guī)則分布的表面變型的圖案必須被滿足的標準。Ahr等人提出，為了在得到的纖維網中具有更像布狀的或纖維狀的觸感，纖維網中的表面變型的平均幅度應該為至少約0.0051mm(0.2密耳(即，0.0002英寸))，并且最優(yōu)選地為至少約0.00762mm(0.3密耳(即，0.0003英寸))。盡管其在消除光澤方面取得了進步，Ahr等人纖維網的表面變型結構缺乏所需的柔韌性。正如本領域例如授予Curro等人的美國專利4,629,643所公認的那樣(下面進行討論)，缺乏所需的柔軟性據(jù)信是由于每個變型的結構抵抗撓曲的緣故，每個變型的結構可被描述成具有起離散的結構單元作用的“拱”的性質。這種足夠撓曲性的缺乏降低了使用者皮膚所感覺到的柔軟性感覺。
一種提出的改進Ahr等人的纖維網的柔軟性感覺的方法被公開于前述的Curro等人的美國專利4,629,643(Curro等人的‘643)中?！?43公開了一種顯示具有精密標度的離散的表面變型圖案的微孔聚合物纖維網。這些表面變型中的每一個均具有最大的幅度，并與Ahr等人所公開的提供了至少一個與每個表面變型的最大幅度基本重合的微孔的纖維網結構不同。在每個表面變型的最大幅度處微孔的成形提供了一個具有花瓣形邊緣的火山狀尖頭。據(jù)信與Ahr等人提出的無孔的“拱狀”結構相比，所得到的與人的皮膚相接觸的纖維網表面總面積較小，且對壓縮和剪切的抗力較小。
盡管Curro等人‘643的微孔薄膜給使用者的皮膚賦予了優(yōu)良的觸感，當被用作吸收制品中的頂片時，它具有與某種流體處理性質有關的一些缺點。例如，已經發(fā)現(xiàn)，如Curro等人的‘643中所公開的纖維網，當被用作衛(wèi)生護墊上的頂片時，可能產生無法容忍的高回滲量，即在最初已經穿過頂片被衛(wèi)生巾所吸收之后，流體返回到頂片的面向皮膚表面。具體地講，似乎根據(jù)Curro的‘643的纖維網在壓力下更容易回滲。這是因為當將這樣一種產品用作經期用品的頂片時，例如，所吸收的流體可通過頂片的很多微孔被擠出制品之外。似乎在Curro等人的‘643結構中的每個微孔可提供一個流體通路，在正常穿著條件的壓力下使流體從吸收制品中下層的吸收芯中溢出。這些纖維網結構中的通路因此降低了流體保持性并增大了吸收結構的回滲性。
減輕Curro的‘643的缺點的嘗試，即試圖使柔軟性達到最大并降低回滲，可見于例如2001年5月8日授予Lee等人的美國專利6,228,462中。Lee公開了一種包括剛硬聚合物的抗壓縮纖維網。剛硬聚合物的耐壓力幫助減少回滲，然而所利用的剛硬聚合物傾向于降低纖維網的柔軟性。
此外，在用于制造宏觀膨脹的三維開孔聚合物纖維網的Curro等人的‘643和Lee的“462中所公開的液壓成形方法導致成形薄膜在液壓成形后必須進行干燥。由于存在很多可保持水的微孔空隙，干燥商業(yè)數(shù)量的這些纖維網要耗費大量的能量并要求在干燥設備上大量投資。1987年9月22日授予Curro等人的美國專利4,465,422中公開了有效干燥此類纖維網的方法的一個實施例。
當被用作衛(wèi)生巾上的頂片時，與公開于Curro的‘643和Lee的‘462中的纖維網有關的另一種缺點是微孔捕集如月經這類流體的傾向。捕集可存在于微孔本身中和/或相鄰的微孔之間。如此捕集的流體保持在纖維網的表面處或近旁，并因此可與穿著者的皮膚接觸很長一段時間。這種接觸負面影響穿著者的皮膚健康并使頂片使用后外觀不干凈。
制造一種具有改進的功能表面的柔軟的三維宏觀膨脹的纖維網的另一種嘗試為1997年9月23日授予Dirk等人的美國專利5,670,110。Dirk等人的纖維網利用通過一個網版印刷輥獲得的纖絲。然而，對于消費制品而言，網版印刷是一種相對慢的制造商業(yè)纖維網的方法。
因此，獲得一種改進的具有優(yōu)良的觸感和優(yōu)良的流體處理性能的成形薄膜纖維網將是有益的。
另外，獲得一種具有優(yōu)良的觸感并提供優(yōu)良的流體保持和回滲特性的成形薄膜纖維網將是有益的。
另外，獲得一種具有優(yōu)良的觸感并提供優(yōu)良的衛(wèi)生制品清潔性的成形薄膜纖維網將是有益的。
另外，獲得一種用于制造具有優(yōu)良的觸感并提供優(yōu)良的流體保持和回滲特性的成形薄膜纖維網的改進方法將是有益的。
最后，獲得一種用于制造一種用于成形具有優(yōu)良的觸感并提供優(yōu)良的流體保持和回滲特性的成形薄膜纖維網的成形結構的改進裝置和方法將是有益的。

發(fā)明內容
一種用于制造具有由其伸出的柱狀凸起的成形結構的方法，所述方法包括以下步驟a)提供成形單元；b)提供背襯薄膜；c)提供多孔元件；d)將多孔元件和背襯薄膜相對于成形單元并置，使背襯薄膜被置于多孔元件和成形單元之間；e)提供液體感光樹脂；f)將液體感光樹脂涂敷到多孔元件上；g)以與感光樹脂涂層相接觸的關系并置第一透明掩模；h)將背襯薄膜和涂層的第一掩模間的第一厚度控制到一個預選值；i)將液體感光樹脂透過第一掩模暴露于具有激活波長的光下，從而引起感光樹脂部分固化形成部分固化的感光樹脂單體厚片；j)去除第一掩模；k)重復步驟(a)-(j)一次，其中在步驟(g)至(h)用不同的第二掩模代替第一掩模并且在步驟(h)中為第二厚度，第二厚度在背襯薄膜和第二掩模之間進行確定并大于第一厚度，并且在步驟(i)中，誘使單體厚片上的多個凸起部分固化，使得它們被接合到單體厚片上并成為一個整體，并且在步驟(j)中去除第二掩模；l)將多孔元件和其上部分固化的樹脂浸入無氧環(huán)境下；m)將多孔元件和其上部分固化的樹脂暴露于具有激活波長的光下以完全固化部分固化的樹脂，得到具有從其伸出的柱狀凸起的成形結構。
該方法還包括透過成形結構用激光蝕刻多個孔形成有孔成形結構的步驟。


雖然本說明書以由特別指出和清楚地要求保護本發(fā)明主旨的權利要求書作為結論，但據(jù)信通過以下結合附圖的描述可更好地理解本發(fā)明，其中圖1為通常公開于普通轉讓的美國專利4,342,314中類型的現(xiàn)有技術聚合物纖維網的部分片斷的放大透視圖。
圖2為通常公開于普通受讓的美國專利4,629,643中類型的現(xiàn)有技術聚合物纖維網的部分片斷的放大透視圖。
圖3為在本發(fā)明的成形結構上制造的聚合物纖維網的部分片斷的放大透視圖。
圖4為圖3所示纖維網的一部分的進一步放大的局部視圖，其詳細圖示說明本發(fā)明聚合物纖維網的某些特征。
圖5為沿著圖4的截面5-5截取的橫截面的橫截面圖。
圖6為投影在本發(fā)明聚合物纖維網的第一表面平面上的有代表性的孔形狀的平面圖。
圖7為衛(wèi)生巾的頂部平面視圖，其中部分被切掉以更清楚地顯示本發(fā)明的經期用具的結構。
圖8為沿著圖7的截面8-8截取的衛(wèi)生巾的橫截面視圖。
圖9為本發(fā)明的單階段成形方法的簡化示意圖。
圖10為本發(fā)明的成形結構的局部片斷的放大透視圖。
圖11為圖10所示的成形結構的一部分的進一步放大的局部視圖。
圖12為圖11所示的成形結構的一部分的進一步放大的局部視圖。
圖13為本發(fā)明的成形結構的一個實施方案的顯微照片。
圖14為圖13成形結構的一部分的放大視圖。
圖15為本發(fā)明的成形結構的另一個實施方案的顯微照片。
圖16為與圖15所示的成形結構相類似的成形結構的一部分的放大視圖。
圖17為在本發(fā)明的成形結構上制造的纖維網的一部分的顯微照片。
圖18為圖17所示纖維網的一部分的放大視圖。
圖19為在本發(fā)明的一種成形結構上制造的纖維網的一部分的顯微照片。
圖20為在本發(fā)明的一種成形結構上制造的纖維網的一部分的放大視圖。
圖21為本發(fā)明的一種成形結構的平面視圖。
圖22為圖21所示的成形結構的橫截面視圖。
圖23為一種制造本發(fā)明的一種成形結構的方法的示意圖。
圖24為顯示本發(fā)明的一種成形結構的一個放大部分的顯微照片。
圖25為顯示圖24所示的成形結構的一個進一步放大部分的顯微照片。
圖26為以橫截面顯示的圖24所示的成形結構的一個放大部分的顯微照片。
圖27為用于制造本發(fā)明的一種成形結構的方法中的第一掩模的圖示。
圖28為用于制造本發(fā)明的一種成形結構的方法中的第二掩模的圖示。
圖29為采用本發(fā)明的帶狀成形結構制造纖維網的方法的簡化示意圖。
具體實施例方式
圖1為通常依照前述的美國專利4,342,314成形的一個現(xiàn)有技術的宏觀膨脹的、三維的、可透過流體的聚合物纖維網40的局部片斷放大透視圖。已經發(fā)現(xiàn)這種類型的纖維網非常適于用作諸如衛(wèi)生巾、緊身短褲襯里、陰唇間裝置等等之類的吸收制品中的頂片?？赏高^流體的纖維網40顯示具有多個肉眼可見的表面變型，其可為孔，例如主孔41。主孔41用多個互聯(lián)的構件，例如彼此互聯(lián)的象元件42、43、44、45和46一樣的纖維，進行成形，以確定纖維網40的連續(xù)的第一表面50。每個纖維象元件一樣具有一個基部，例如位于第一表面50的平面52上的基部51。每個基部具有連接于其每個縱向邊緣的側壁部分，例如側壁部分53。側壁部分通常在纖維網40的離散的第二表面55的方向上延伸。相交的側壁各部分在纖維網的第一和第二表面中間彼此互聯(lián)，并基本上彼此同時終止于第二表面55的平面56上。在某些實施方案中，基部51可具有依照前述的Ahr的’045專利的表面變型58。
本文所用術語“宏觀膨脹的”是指由前體纖維網或薄膜例如平直纖維網形成的纖維網結構，其已經被引起適形于三維成形結構的表面以便前體纖維網的兩側或兩個表面由于前體纖維網對成形結構的三維圖案的至少部分適形而被永久地改變。典型地通過壓花(即，當成形結構顯示具有主要由陽凸起構成的圖案)、通過擊凸(即，當成形結構顯示具有主要由陰凹窩或孔構成的圖案時)或通過二者的組合使此類宏觀膨脹的纖維網適形于成形結構的表面。
本文所用術語“肉眼可見的”是指當觀察者眼睛和纖維網之間的垂直距離為約30cm(12英寸)時容易看見的并且對于具有20/20視力的人可明顯辨別的結構特征或元件。反之，術語“用顯微鏡可見的”是指當觀察者眼睛和纖維網之間的垂直距離為約30cm(12英寸)時不容易看見的并且對于具有20/20視力的人可不能明顯辨別的結構特征或元件。一般而言，如本文所用的那樣，本文所公開的纖維網主孔為肉眼可見的，而表面變型例如如下面更詳細公開的發(fā)狀纖絲被認為是用顯微鏡可見的。
本文所用術語“平直的”是指在將纖維網永久性地變形成三維的成形薄膜之前，用肉眼在宏觀尺度觀察時前體纖維網或薄膜的整個狀況。在本文內，在擠出后處理之前的擠出薄膜和不具有明顯的永久的肉眼可見的三維度，例如在薄膜平面之外的變形的薄膜通常被描述成平直的。
本文所用術語“互聯(lián)構件”是指纖維網例如圖1的纖維網40的某些或全部元件，其各部分起到通過連續(xù)網絡確定主孔的作用。如從本文圖1和本發(fā)明的描述所了解的那樣，互聯(lián)構件例如象元件42、43、44、45和46一樣的纖維與相鄰元件為固有連續(xù)的，其中互聯(lián)構件彼此混成相互毗連的過渡部分。根據(jù)圖1可將各個互聯(lián)構件最佳描述成設置在任何兩個相鄰主孔之間的纖維網的那些部分，其起源于第一表面并伸進第二表面。在纖維網的第一表面上，互聯(lián)構件共同形成一個連續(xù)的網絡或圖案，互聯(lián)構件的連續(xù)網絡確定主孔，并且在纖維網的第二表面上，互聯(lián)構件的互聯(lián)側壁共同形成一個離散的輔孔圖案。下面根據(jù)圖6更一般地描述互聯(lián)構件。
在一個三維的宏觀膨脹的纖維網中，可將互聯(lián)構件描述成槽狀。也可將它們的二維橫截面描述成“U型”，如在前述的Radel的‘314專利中那樣，或如1996年5月7日授予Goodman，Jr.等人的美國專利5,514,105中公開的“朝上的凹形”。本文所用的“朝上的凹形”和如圖1所示描述了與纖維網表面有關的槽狀形狀的互聯(lián)構件的方位，其中基部51通常位于第一表面50上，并且槽的支柱例如側壁部分53從基部51中在第二表面55的方向上延伸出來，其中槽孔基本位于第二表面55上。一般來說，對于一個刺穿纖維網例如纖維網40、正交于第一表面50的平面例如平面52并交截任何兩個相鄰主孔例如孔41的平面而言，所得的位于此處互聯(lián)構件的橫截面的形狀將為大致U型的通常朝上的凹形。
當本文用來描述宏觀膨脹的三維成形薄膜纖維網的第一表面時，術語“連續(xù)的”是指通常在第一表面的平面上第一表面的不間斷特征。因此，第一表面上的任何點基本上無需實質離開第一表面即可達到第一表面上的任何其它點。反之，當用來描述三維成形的薄膜纖維網的第二表面時，本文所用術語“離散的”是指通常在第二表面的平面上第二表面的中斷特征。因此，在第二表面的平面上，第二表面上的任何點不實質離開第二表面就不能必然達到第二表面上的任何其它點。
圖2顯示通常依照前述的Curro的‘643專利成形的另一種現(xiàn)有技術聚合物微孔纖維網110的一部分的局部片斷的放大透視圖。微孔表面變型120可通過其中利用了高壓液體噴流來適形于三維支撐構件的液壓成形方法成形。如其所示，基本上與每個微孔表面變型120的最大幅度重合的破裂導致一個火山型孔125的形成，其具有繞其周邊的相當薄的、不規(guī)則形狀的花瓣126。當與Ahr的‘045纖維網相比時，例如，這樣一種纖維網的孔的較薄的花瓣形邊緣增大了在使用者皮膚上的柔軟性感覺。據(jù)信這種柔軟性感覺是由于相對缺乏抵抗由具有火山型孔的表面變型所給予的壓縮和剪切的緣故。
如上所述，盡管Curro的‘643微孔薄膜給予了一種優(yōu)良的柔軟性觸感，當將其用作一次性吸收制品中的頂片時，它也會產生討厭的回滲。通過借助于與Curro的‘643纖維網相比對壓縮和剪切具有低抗力的表面變型提供柔軟性，然而不允許流體通過微孔流動，本發(fā)明的纖維網解決了這個問題。因此，當被用作一次性吸收制品例如衛(wèi)生巾中的頂片時，本發(fā)明纖維網的一個有益效果是優(yōu)良的柔軟性加上最小的回滲。
圖3為本發(fā)明的流體可透過的、宏觀膨脹的三維聚合物纖維網80的局部片斷的放大透視圖。聚合物纖維網的肉眼可見的表面變型如主孔71的幾何構型通常類似于圖1所示的現(xiàn)有技術纖維網40的幾何構型。本文中主孔71可稱為“孔”或“宏孔”，并且是指在纖維網80的第一表面90和纖維網80的第二表面85之間允許流體交流的纖維網上的孔口。圖3所示的纖維網主孔71被連續(xù)的互聯(lián)構件網絡例如彼此互聯(lián)的構件91、92、93、94和95限定在第一表面90的平面102上。主孔71投影在第一表面90的平面上的形狀呈規(guī)則或無規(guī)則圖案排列的多邊形形式，例如，正方形、六邊形等。在一個優(yōu)選的實施方案中，主孔71呈變體橢圓形狀，并且在一個實施方案中，主孔71總的形狀呈淚珠形。聚合物纖維網80顯示具有呈發(fā)狀纖絲225形式的多個表面變型220，下面更詳細地進行描述。
在本發(fā)明的三維微孔聚合物纖維網80中，每個互聯(lián)構件包括基部例如基部81，其通常位于平面102上，并且每個基部具有側壁部分，例如從其每個縱向邊緣伸出的側壁部分83。側壁部分83通常朝纖維網80第二表面85的方向上延伸并在相應的第一和第二表面90和85之間接合到毗鄰的互聯(lián)構件側壁上，并基本彼此同時終止以限定輔孔例如第二表面85的平面106上的輔孔72。
圖6為投影在本發(fā)明的三維宏孔聚合物纖維網的一個可供選擇的實施方案的第一表面平面上的有代表性的主孔形狀的平面視圖。盡管同一形狀的重復圖案例如鑲嵌花紋的圖案為優(yōu)選的，主孔例如孔71的形狀通?？蔀閳A形、多邊形或混合形狀，并可按規(guī)則圖案或按無規(guī)則圖案進行排列。
如圖6所示，互聯(lián)構件例如互聯(lián)構件97和98是每個固有連續(xù)的，其中相鄰的互聯(lián)元件在相互毗連的過渡區(qū)或部分例如部分87中彼此混成。一般來說，過渡部分被可與任何三個相鄰孔相切的最大內切圓所限定。要理解的是，對于某種圖案的孔而言，過渡部分的內切圓可與三個以上的相鄰的孔相切。為圖示說明起見，可將互聯(lián)構件例如互聯(lián)構件97和98看成是基本上在過渡部分的中心處開始或終止?；ヂ?lián)構件不必是直線，然而可為曲線?？蓪⒒ヂ?lián)構件的側壁描述成相鄰近的互聯(lián)構件的側壁的互聯(lián)。除了如下所公開的包括發(fā)狀纖絲的過渡區(qū)和部分的各部分外，通?？蓪⒃诨ヂ?lián)構件的開始和結束之間橫切于縱向中心線的互聯(lián)構件橫截面描述成U型。然而，沿著互聯(lián)構件的整個長度，橫截面不必相同或為U形，并且對于某些主孔構型，沿著其大部分長度它可不相同。具體地講，在過渡區(qū)或部分中，互聯(lián)構件混成毗鄰的互聯(lián)構件并且在過渡區(qū)或部分中橫截面可顯示具有明顯不一樣的U形或不可辨別的U形。
圖4為圖3所示的三維聚合物纖維網80的進一步放大的局部視圖。三維聚合物纖維網80包括一個聚合物薄膜120即前體薄膜，其可為單層的擠出薄膜或多層共擠出或層壓薄膜。如圖4所示，薄膜120為一個包括第一層101和第二層103的兩層層壓材料。如制造層壓薄膜領域所知道的那樣，層壓材料可為共擠出的，包括有表皮層的薄膜在內。如圖4所示，盡管聚合物層例如層101和103基本同時終止于第二表面106的平面上是目前優(yōu)選的，目前并不認為它們必需這樣做。一個或多個層可進一步朝向第二表面延伸超過其它層。
圖4顯示呈發(fā)狀纖絲225形式的多個表面變型220。發(fā)狀纖絲被成形為聚合物纖維網80的突起的伸出部，通常在其第一表面90上。發(fā)狀纖絲225在聚合物纖維網80上的數(shù)量、大小和分布可根據(jù)所需的皮膚感覺預先確定。對于在一次性吸收制品中作為頂片的應用場合，發(fā)狀纖絲225僅在聚合物纖維網80的第一表面90上從基部81突出為優(yōu)選的，如圖3和4所示。因此，當纖維網80被用作一次性吸收制品中的頂片時，因為優(yōu)良的柔軟性感覺，可將纖維網定位使得發(fā)狀纖絲225接觸皮膚，可是發(fā)狀纖絲225不阻礙流體透過宏孔71流動。此外，閉合的遠端部分226具有發(fā)狀纖絲225導致回滲減少，即在已經開始透過頂片流到下面的吸收層之后流體被重新流到頂片表面上的量減少。
如圖5橫截面所示，發(fā)狀纖絲225可被描述成從纖維網80的第一表面90突出來。同樣，發(fā)狀纖絲225可被描述成與薄膜120成一整體，并通過薄膜120的永久的局部塑性變形形成。發(fā)狀纖絲可被描述成具有限定打開的近側部分229和閉合的遠側部分226的側壁227。發(fā)狀纖絲225具有從相鄰纖絲間的最小幅度A最小至閉合的遠側部分226處的最大幅度A最大所測量的高度h。發(fā)狀纖絲的直徑為d，對于一般圓柱形結構，該直徑為橫向截面的外徑?！皺M向”意指通常平行于第一表面102的平面。對于不相同的橫向橫截面和/或非圓柱狀結構的發(fā)狀纖絲而言，在纖絲高度h的處測量平均橫向橫截面尺寸作為直徑d，如圖5所示。因此，對于每根發(fā)狀纖絲225而言，可確定定義為h/d的縱橫比。發(fā)狀纖絲225的縱橫比h/d可為至少0.5?？v橫比可為1或1.5并且優(yōu)選地為至少約2。
一般來說，因為任何單根發(fā)狀纖絲225的實際高度h難以確定，且因為實際高度可能會改變，可通過在纖維網80的預定面積上確定一個平均最小幅度A最小和一個平均最大幅度A最大來確定多根發(fā)狀纖絲的平均高度h平均。同樣，對于變化的橫截面尺寸，可對于多根發(fā)狀纖絲225確定平均尺寸d平均。這樣的幅度和其它尺寸測量可用本領域已知的任何方法進行，例如用計算機輔助掃描顯微鏡法和數(shù)據(jù)處理。因此對于一個纖維網的預定部分而言，發(fā)狀纖絲225的平均縱橫比AR平均可表示成h平均//d平均。
發(fā)狀纖絲225的尺寸h和d可根據(jù)一個成形結構的已知尺寸間接進行確定，如下面所詳細公開的那樣。例如，對于依照陽凸起例如下面的圖11所示的凸起2250的預定尺寸加工的成形結構，在其上面待成形的發(fā)狀纖絲225可具有已知的尺寸。如果前體薄膜120被完全和永久地變形成凸起2250，那么考慮前體薄膜120的厚度，包括預報的和/或觀察到的纖維網減薄在內，h和d可用這些已知的尺寸進行計算。如果前體薄膜120未被完全成形成凸起2250，那么發(fā)狀纖絲的高度h將小于凸起2250的相應高度。
在一個實施方案中，發(fā)狀纖絲225的直徑為常數(shù)或隨著幅度增大(幅度在閉合的遠側末端226處達到最大)而減小。如圖5所示，例如，發(fā)狀纖絲225的直徑或平均橫向截面尺寸在近側部分229處可為最大值并且橫向截面尺寸穩(wěn)定減少到遠端226。這種結構據(jù)信是確保容易地從成形結構350中取出聚合物纖維網80所必需的，如下面根據(jù)圖10所詳述的那樣。
如圖5所示，由于成形高縱橫比的發(fā)狀纖絲225所要求的較深拉深，會發(fā)生前體纖維網120的某些減薄。例如，在閉合的遠端226處或近旁會觀察到減薄?！坝^察到”意指當在放大的橫截面上觀察時，減薄很明顯。這樣的減薄是有益的，因為當被人的皮膚接觸到時減薄過的部分對于壓縮或剪切的抗力更小。例如，當一個人在顯示具有發(fā)狀纖絲225的側面上接觸聚合物纖維網80時，指尖開始接觸發(fā)狀纖絲225的閉合的遠端226。據(jù)信由于發(fā)狀纖絲225的高縱橫比并且由于薄膜在遠端226處或近旁的壁厚減薄，發(fā)狀纖絲對人的手指施加在纖維網上的壓縮或剪切提供了很小的阻力。這種阻力的缺乏表現(xiàn)為非常象絲絨織物一樣的柔軟性感覺。事實上，已經發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的聚合物纖維網可提供等于或大于現(xiàn)有技術纖維網例如Curro的‘643中所公開的纖維網的柔軟性感覺。
應該說明的是，僅具有如本文公開的發(fā)狀纖絲而不具有肉眼可見孔的流體不能滲透的纖維網可為其中不要求流體滲透性的任何應用提供柔軟性。因此，在本發(fā)明的一個實施方案中，本發(fā)明可被描述成一個在其至少一個表面上顯示具有柔滑觸感的聚合物纖維網80，纖維網80的柔滑感表面顯示具有一個離散的發(fā)狀纖絲225的圖案，每個發(fā)狀纖絲225為纖維網表面的一個突出延伸部并具有一個限定一個打開的近側部分229和一個閉合的遠側部分226的側壁227，在打開的近側部分處或近旁的發(fā)狀纖絲最大的橫向截面尺寸橫截面直徑d介于約50微米(約0.002英寸)至約76微米(約0.003英寸)之間，并可為至少100微米(0.004英寸)至130微米(0.005英寸)。發(fā)狀纖絲的縱橫比可為0.5至3。
對于一次性吸收制品而言，其中頂片具有流體可透過的三維結構為理想的，本發(fā)明可被描述成一個在其至少一個表面90上顯示具有柔滑觸感的聚合物纖維網80，纖維網的柔滑感表面90顯示具有離散的發(fā)狀纖絲225的圖案，每個發(fā)狀纖絲225為一個纖維網表面90的突起伸出部并具有一個限定一個打開的近側部分229和一個閉合的遠側部分226的側壁227，發(fā)狀纖絲的平均橫截面直徑d介于50微米(0.002英寸)至130微米(0.005英寸)之間，并且縱橫比為至少0.5、1、1.5、2或3，并且其中纖維網80還顯示具有一個宏觀膨脹的、三維的、肉眼可見的表面變型圖案，例如在其上疊置的主孔71，肉眼可見的表面畸變71與發(fā)狀纖絲225朝向反向，就是說，主孔從聚合物纖維網80的第一表面90延伸至第二表面85。
可優(yōu)化發(fā)狀纖絲225的“表面密度”(其為第一表面90每單位面積上的發(fā)狀纖絲225的數(shù)目)用于吸收制品中。一般而言，為適當?shù)挠|感可優(yōu)化中心至中心間距，同時將纖維至纖維的流體捕集性降至最低。通常，據(jù)信用于衛(wèi)生巾中的中心至中心間距為約100微米至250微米(約0.004英寸至約0.010英寸)為最佳。將纖維間的月經捕集性降至最低改善了衛(wèi)生巾的表面清潔度，其又改善了穿著者的清潔度和皮膚健康。
在一個實施方案中，“疊置在其上”意思是聚合物纖維網通常如圖3所示的那樣顯示，其中離散的發(fā)狀纖絲225的圖案僅被設置在互聯(lián)構件的著陸區(qū)81上、即僅纖維網80的第一表面90上。然而，從概念上講，可設想“疊置在其上”也涵蓋其中離散的發(fā)狀纖絲225的圖案延伸進宏孔71中的實施方案(未示出)，例如在互聯(lián)構件的側壁83上。在其它實施方案中，發(fā)狀纖絲225被僅設置在纖維網80的某些預定區(qū)域中。例如，用于衛(wèi)生巾的頂片可具有一個具有發(fā)狀纖絲225的中心區(qū)域，并且頂片的剩余部分沒有發(fā)狀纖絲225。
前體纖維網120可為具有足以用本文所述的液壓成形方法制成本發(fā)明纖維網的材料性質的任何聚合物薄膜。就是說，前體纖維網120必需具有足夠的屈服性能，使得前體纖維網120不產生破裂而變形到產生發(fā)狀纖絲225的程度，并且在三維的肉眼可見開孔的成形薄膜情況下，破裂形成宏孔71。如下所詳細公開的那樣，對于一種給定的聚合物，可改變諸如溫度之類的加工條件以使它拉裂或拉不裂形成本發(fā)明的纖維網。因此，一般來說，已經發(fā)現(xiàn)，用于生產本發(fā)明纖維網80的被用作前體纖維網120的首選原料顯示具有低屈服性和高延伸率特性。另外，原料薄膜優(yōu)選地應變硬化。適于用作本發(fā)明中的前體纖維網120的薄膜的實施例包括低密度聚乙烯(LDPE)、直鏈低密度聚乙烯(LLDPE)和直鏈低密度聚乙烯和低密度聚乙烯(LDPE/LLDPE)共混物的薄膜。
要用作本發(fā)明的聚合物纖維網，前體纖維網120也必須可充分變形并具有足夠的延展性。本文所用術語“可變形的”描述了這樣一種材料，當拉伸超過其彈性極限時，其將明顯保持其新的成形構象。
所獲得的適于用作本發(fā)明的前體纖維網120的一種材料為購自美國密西根州Midland的The Dow Chemical Company的DOWLEX 2045A聚乙烯樹脂。這種材料的薄膜厚度為20微米，其拉伸屈服強度為至少12MPa、極限抗拉強度為至少53MPa、極限延伸率為至少635％并且抗拉模量(2％Secant)為至少210MPa(每個上述量度根據(jù)ASTM D 882進行測量)。
前體纖維網120可為兩個或多個纖維網的層壓材料，并且可為共擠出的層壓材料。例如，前體纖維網120可包括如圖4所示的兩層，并且前體纖維網120可包括三層，其中最內層被稱為核心層，并且兩個最外層被稱為表皮層。在一個實施方案中，前體纖維網120包括一個三層的共擠出層壓材料，其總厚度為約25微米(0.001英寸)，其中核心層的厚度為約18微米(0.0007英寸)；并且每個表皮層的厚度為約3.5微米(0.00015英寸)。一般來說，為用作衛(wèi)生巾中的頂片，前體纖維網120的總厚度(有時稱作厚)應該為至少約10微米并小于約100微米。前體纖維網120的厚度可為約15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、45微米或60微米。一般來說，在纖維網80上形成高表面密度(或低平均中心至中心間距C)發(fā)狀纖絲225的能力受到前體纖維網120厚度的限制。例如，據(jù)信兩個相鄰發(fā)狀纖絲225的中心至中心間距C應該大于前體纖維網120厚度的兩倍以允許在如下所詳述的成形結構350的兩個相鄰凸起2250間形成適當?shù)暮屯暾娜S纖維網。
前體纖維網120優(yōu)選地包括一種表面活性劑。在一個三層的層壓材料中，核心層可包括一種表面活性劑，而外層最初沒有表面活性劑。優(yōu)選的表面活性劑包括來自非離子族的那些表面活性劑，例如醇乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物、羧酸酯、甘油酯、脂肪酸的聚氧乙烯酯、與松香酸有關的脂族羧酸的聚氧乙烯酯、失水山梨糖醇酯、乙氧基化失水山梨糖醇酯、乙氧基化的天然脂肪、油和蠟、脂肪酸的乙二醇酯、羧酸胺、二乙醇胺冷凝物和聚環(huán)氧烷嵌段共聚物。選擇用于本發(fā)明的表面活性劑的分子量可在每摩爾約200克至每摩爾約10,000克范圍內。優(yōu)選的表面活性劑的分子量為每摩爾約300克至約1,000克。
最初摻進前體纖維網120(或可任選地在一個三層層壓材料的核心層中)中的表面活性劑含量按重量計可差不多為整個多層結構的10％?？砂摧^低的含量添加處在優(yōu)選分子量范圍(300-1,000克/摩爾)的表面活性劑，一般為多層結構總重量的5％或以下。
前體纖維網120也可包括在共聚混合物中的二氧化鈦。二氧化鈦可提供成品纖維網80的更大的不透明性。為摻進前體纖維網120材料中，可將二氧化鈦以約10％的重量百分比添加到低密度聚乙烯中。
可將其它添加劑例如顆粒材料如碳酸鈣(CaCO3)、顆粒表面處理劑或保護劑、或氣味吸收活性物質如沸石添加在前體纖維網120的一個或多個層中。在某些實施方案中，當用于皮膚接觸的應用場合時，纖維網80包括顆粒物質可允許活性物質以很直接和有效的方式接觸皮膚。具體地講，在某些實施方案中，成形發(fā)狀纖絲225可在其遠端處或近旁暴露出顆粒物質。因此，當纖維網80被用于皮膚接觸應用場合時，諸如皮膚護理劑之類的活性物質可被置于遠端226處或近旁以允許皮膚與此類皮膚護理劑直接接觸。
前體纖維網120可在傳統(tǒng)的共擠出薄膜生產設備上采用生產多層薄膜常規(guī)步驟進行加工。其中需要包括共混物的層，可首先將上述組分的小球干燥混合，然后再送入那個層的擠出機中熔融混合?？晒┻x擇地，如果在擠出機中混合不充分，則可首先干燥混合小球，然后在薄膜擠出之前重新粒化之后在預混和擠出機中熔融混合。用于制造前體纖維網120的合適方法被公開于1996年5月28日授予Wnuk等人的美國專利5,520,875和2001年5月8日授予Lee等人的美國專利6,228,462中；兩個專利的公開內容均引入本文以供參考。
本發(fā)明的流體可透過的聚合物纖維網可被用作經期用具例如衛(wèi)生巾上的頂片。例如，顯示具有一個呈主孔71形式的表面變型的宏觀膨脹的、肉眼可見的三維圖案的本發(fā)明聚合物纖維網80將柔軟性性能與優(yōu)良的流體回滲性能(即與前述的纖維網例如Curro的‘643纖維網相比，流體回滲減少)相結合起來。
圖7為一個衛(wèi)生巾20的頂部平面視圖，其中部分被切掉以更清楚地顯示包括可包括本發(fā)明的聚合物纖維網80的頂片22在內的衛(wèi)生巾20的結構。應該理解的是，本發(fā)明的聚合物纖維網80也可被用于其它吸收制品中，例如緊身短褲襯里、陰唇間裝置、尿布、訓練褲、失禁裝置、傷口敷料等等。同樣應該理解的是，本發(fā)明并不限于圖7所示衛(wèi)生巾20的特定種類或構型，其只不過是一個有代表性的非限制性實施例。
如圖8所示，衛(wèi)生巾20具有兩個表面，一個朝向身體的表面20a和一個相對的朝向衣服的表面20b。朝向身體的表面20a用來緊貼著穿著者的身體穿著。當衛(wèi)生巾20被穿著時，朝向衣服的表面20b用來緊貼著穿著者的內衣放置。
衛(wèi)生巾20具有兩條中心線，一條縱向中心線“l(fā)”和一條橫向中心線“t”。如本發(fā)明中所使用的，術語“縱向”是指通常在衛(wèi)生巾20的平面內與垂直平面對齊的(例如，接近平行的)線、軸或方向，當衛(wèi)生巾20被穿著時，所述垂直面將站立的穿著者分為左右兩個身體部分。如本發(fā)明中所使用的，術語“橫向”或“側向”可以相互替換使用，是指位于衛(wèi)生巾20的平面內通常與縱向垂直的線、軸或方向。
如圖7所示，衛(wèi)生巾20包括一個可包括本發(fā)明纖維網80的液體可滲透的頂片22、一個與液體可滲透的頂片22相連的液體不可滲透的底片23和一個位于液體可滲透的頂片22和液體不可滲透的底片23之間的吸收芯24。圖7也顯示了衛(wèi)生巾20具有一個周邊30，其被衛(wèi)生巾20的外緣所限定，其中縱向邊緣(或“側邊”)標示為31并且端部邊緣(或“端部”)標示為32。
衛(wèi)生巾20優(yōu)選地包括可繞著穿著者的短褲的襠部進行折疊的可任選的側翼或“護翼”34。側翼34可用作很多用途，包括但不限于保護穿著者的短褲受到污染并保持固定到穿著者短褲上的衛(wèi)生巾。
圖8為沿著圖7的剖面線8-8截取的衛(wèi)生巾的橫截面視圖。如圖8所見，衛(wèi)生巾20優(yōu)選地包括粘合劑扣緊部件36，用于將衛(wèi)生巾20連接到穿著者的內衣上。可去除的可剝離型襯里37覆蓋粘合劑扣緊部件36以在使用之前保持粘合劑粘住不同于內衣襠部的表面。除了具有一個縱向和一個橫向之外，衛(wèi)生巾20也具有一個“z”向或軸線，其為向下前進穿過液體可透過的頂片22并進入可被提供的流體存儲芯24的方向。在液體可滲透的頂片22和本文制品的下面的層之間的連續(xù)通道允許流體在“z”向上被汲取并遠離制品的頂片進入其最終的存儲層中。在某些實施方案中，連續(xù)通道將具有一個增大的毛細管吸力梯度，其有助于流體向下流進存儲介質中。
在圖9中，其顯示了用于凹陷和干燥(如果需要)一個本發(fā)明的連續(xù)聚合物纖維網80的單相纖維網方法。“單相”的意思是該方法采用僅一個三維成形結構。連續(xù)的意思是將所描述的方法與其中加工單個離散的纖維網樣本(通常被稱為手工片)的批量方法區(qū)別開。盡管公認本發(fā)明的纖維網可采用連續(xù)工藝所描述的結構分批加工，對于商業(yè)生產本發(fā)明的聚合物纖維網而言，連續(xù)工藝為優(yōu)選方法。此外，盡管根據(jù)圖9所描述的方法主要被用來成形具有發(fā)狀纖絲225和主孔例如纖維網80的孔71的宏觀膨脹的纖維網，據(jù)信可通過適當改變成形結構，使其僅具有凸起2250，利用液壓成形方法來成形僅具有發(fā)狀纖絲的纖維網。
本發(fā)明的聚合物纖維網80可通過液壓成形方法在單個三維成形結構350上進行成形，并也可在將纖維網纏繞在卷料上用于進一步加工之前在成形結構350上進行退火和/或干燥。圖4所示的聚合物纖維網例如聚合物纖維網80的三維結構通過迫使纖維網適形于繞靜止的成形轉筒518旋轉的成形結構350進行成形。下面詳述成形結構350，但是一般來說，強制前體纖維網120適形是一種三維成形。
前體纖維網120可就在被直接咬入成形結構350的表面上之前被擠出和冷卻，或者它可用一個進給輥給料，如圖9中的進給輥501所示。在某些實施方案中，前體纖維網120的溫度被升高到足以使其軟化并使它更適形于成形結構350為優(yōu)選的。在使纖維網經受成形加工之前，可通過將熱空氣或蒸汽噴到纖維網上或通過將纖維網穿過加熱的對輥來升高前體纖維網120的溫度。
在圖9所述的方法中，前體纖維網120在基本平直的條件下在縱向(MD)上從一個進給輥501被給料到成形結構350的表面上。成形結構350以使得成形結構350的切線表面速度與前體纖維網120在縱向上的線速度基本匹配的速度旋轉，所以在液壓成形加工期間，纖維網相對于成形結構350基本靜止。
在前體纖維網120與成形結構350相鄰，并且可以說被成形結構350“載運”之后，前體纖維網120被引導在處于成形轉筒518內部的靜止真空室520之上，盡管本文所述的液壓成形方法在某種程度上無需真空室即可實現(xiàn)，一般來說，真空室有助于使三維纖維網成形并且液體去除性更好。當前體纖維網120通過真空室520之上時，前體纖維網120的外露表面在一對起到幫助束縛飛濺液體作用的靜止液體擋板525和530之間被一個從高壓液體噴射嘴535排放的液體噴流540所撞擊。液體噴流540的作用是使前體纖維網能夠適形于成形結構350。當前體纖維網適形于成形結構350時，發(fā)狀纖絲225和主孔71均可被成形。當主孔71成形時，真空室520的真空幫助從纖維網中去除多余的液體，并在某些情況下，幫助將前體纖維網120成形到成形結構350上。當前體纖維網120在高壓液體噴流540的作用下通過時，它受到永久性的變形以適形于成形結構350，從而被制成本發(fā)明的三維宏觀膨脹的聚合物纖維網80。
在根據(jù)圖9所描述的方法中，單個液體噴流540被描述成成形發(fā)狀纖絲225和主孔71兩者。在另一個實施方案中，可采用附加的液體(或流體)噴流在多階段中形成三維纖維網結構。例如，在第一階段，一種第一流體例如水可撞擊前體纖維網120形成宏孔71，并且在第一階段之后，在第二階段，一種第二流體例如熱水或空氣(可任選地與真空室一起)可撞擊部分成形的纖維網以進一步成形發(fā)狀纖絲225。
在圖9所描述的方法中，液體流540和/或干燥部件590可用二次加熱部件來代替。二次加熱部件是指用于引導熱氣體例如空氣流，使得熱空氣單獨或與真空室520或555的真空一起足以使前體纖維網120適形于成形結構350的部件。二次加熱部件已為本領域所熟知，例如授予Bianco等人的美國專利4,806,303中所公開的。一般來說，一個二次加熱部件包括一個鼓風機和一個加熱器和一個將增壓的熱空氣送到纖維網表面上的噴嘴。在一個實施方案中，脫離噴嘴的空氣可介于220和305攝氏度之間并且前體纖維網120可以每分鐘約25米的速度在熱空氣流下運行或穿過其。在一個實施方案中，可將真空保持在約365mm Hg。在其中二次加熱部件取代液體噴流540的各實施方案中，不需要干燥部件590，但如果需要也可采用，例如作為退火部件或進一步成形部件。
不受理論的約束，據(jù)信通過調節(jié)前體纖維網性能、真空停留時間即前體纖維網緊貼真空室520和/或555的時間、和/或真空水平即部分壓力，按一種不采用任何液體噴流540的澆注方法在圖9所示的裝置上成形纖維網80是可能的。就是說，通過單獨適當調節(jié)前體纖維網性質例如厚度、材料、溫度、真空足以成形一個適形于成形結構350的纖維網80。在一種澆注方法中，前體纖維網120被直接擠出到成形結構350的表面上，使得纖維網80成型可發(fā)生在前體纖維網120冷卻之前。
因此，一般來說，可在一個或多個階段引導一種流體(例如，水或空氣)或一種以上的流體(例如，水、空氣)在前體纖維網120上撞擊和做高能功。據(jù)信對于熱塑性前體纖維網120而言，當前體纖維網的溫度接近其熔點時，其更易于拉伸成形而不會破裂形成成形結構350的凸起2250。然而，對于成形宏孔來說，具有較高的應變率和破裂較快更為理想，并且對于成形發(fā)狀纖絲來說，具有較低的應變率并且不破裂更為理想。因此，在一個兩階段成形方法中，根據(jù)獨立成形宏孔71和高縱橫比發(fā)狀纖絲225的每次撞擊作用的停留時間和前體纖維網120的溫度，可獨立地調節(jié)在第一和/或第二階段撞擊流體的溫度。
對于制造適于用作一次性吸收制品中的頂片的纖維網而言，前體纖維網120可為一個總厚度為約10微米至約100微米的聚烯烴薄膜。對于此類前體纖維網120，高壓液體噴流540典型地為溫度約15至95攝氏度、在約1379kPa(200磅/平方英寸)至約8274kPa(1200磅/平方英寸)壓力范圍內運行的水，并且水的流速在約18公升(4加侖)每分鐘至約62公升(14加侖)每分鐘每前體纖維網120的橫向(CD)寬度25.4mm(1英寸)范圍內。
在經過高壓液體噴流540(或如上所述的噴流)之后，可在仍在成形結構350上時干燥本發(fā)明的聚合物纖維網80。例如，如圖9所示，在仍在成形結構350上時，可將聚合物纖維網80導引到干燥部件590的作用之下。干燥部件590可為用于從聚合物纖維網上去除或分離出液體的任何部件，例如輻射熱干燥、對流干燥、超聲干燥、高速氣刀干燥等等。一般來說，可利用一種干燥介質600，例如熱空氣、超聲波等等?？衫靡粋€靜止的真空室555來借助于成形轉筒518內部的部分壓力幫助干燥。干燥部件590可用來分離出聚合物纖維網80的液體并進入真空室555中?？衫脫醢?70和580局部容納去除的和未進入真空室555的任何流體。擋板570和580也可起到聚攏和導引用于干燥的熱量和熱空氣的作用。
采用加熱的干燥介質600對于制造本發(fā)明的纖維網80具有一種額外的有益效果?，F(xiàn)有技術宏觀膨脹的三維聚合物纖維網例如前述的Curro的‘643所公開的纖維網在離開它們各自的成形結構之后用一個單獨工序進行干燥。將這些纖維網典型地纏繞在一個卷筒上用于存儲，例如直到需要一次性制品的纖維網加工為止。與現(xiàn)有技術纖維網有關的一個問題是發(fā)生在纏繞和存儲期間的壓縮形變。不受理論的約束，據(jù)信三維聚乙烯纖維網會隨著時間而產生二次結晶，“鎖定”纖維網的皺縮盤繞狀態(tài)。已經發(fā)現(xiàn)，通過首先將它們承受高溫一段足夠的時間退火三維的聚合物纖維網，這種觀察到的壓縮形變減少了或被完全防止了。然而，一般來說，由于結構相對脆弱，難以使現(xiàn)有技術纖維網承受所必需的溫度。就是說，如果現(xiàn)有技術纖維網經受了退火溫度，纖維網易于失去在成形結構上形成的三維結構。為此，通過允許用足夠高的退火溫度處理來退火纖維網同時干燥它，在仍在成形結構上時干燥纖維網提供了顯著的加工有益效果。取決于干燥溫度、所用聚合物和纖維網厚度，退火溫度將改變，但一般而言，對于聚烯烴纖維網，干燥/退火溫度介于約50攝氏度至250攝氏度就足夠了。
在聚合物纖維網80通過本方法的干燥(或干燥/退火)階段之后，它可繞著輥子610與成形結構350分離，并且其后進行重新纏繞或直接進給給后面的加工工序。
本發(fā)明的成形結構例如根據(jù)圖9所示的成形結構350是制造本發(fā)明的纖維網所必需的。成形結構有時被稱作成形篩網。圖10在局部透視圖中顯示了本發(fā)明的成形結構350的一部分。成形結構350顯示具有被成形結構互聯(lián)構件910所限定的多個成形結構孔710。成形結構孔710允許流體在相對的表面之間即在第一表面1020的平面上的成形結構第一表面900和在第二表面1060的平面上的成形結構第二表面850之間交流。成形結構側壁部分830通常在成形結構第一表面900和成形結構第二表面850之間延伸。凸起2200從成形結構第一表面900伸出以形成大致圓柱形的柱狀外形。
圖10與圖3的對比顯示成形結構350與本發(fā)明的聚合物纖維網80大致相符。就是說，成形結構350的三維凸起2250和凹陷(例如，孔710)與聚合物纖維網80對應的發(fā)狀纖絲225和主孔71具有一一對應的關系。就成形結構350確定本發(fā)明聚合物纖維網80的總尺寸來說，一一對應是必需的。然而，在聚合物纖維網80的第一表面102的平面和第二表面106的平面間的距離無需與成形結構350的第一表面1020的平面和第二表面1060的平面間的距離相同。這是因為如圖5所示，聚合物纖維網80的距離“T”并不取決于成形結構350的實際厚度，該厚度是成形結構350的第一表面1020的平面和第二表面1060的平面間的垂直距離。
圖11為圖10所示的成形結構350的進一步放大的局部透視圖，并與圖4中的聚合物纖維網80的類似視圖相比較。凸起2250可用下面所述的方法進行加工以從第一表面900延伸到遠端2260。如圖12的進一步放大視圖所示，凸起2250可具有一個從最小幅度(從第一表面900在相鄰的凸起之間測量)至遠端2260測量的高度hp。凸起高度hp可為至少約50微米(約0.002英寸)并且可為至少約76微米(約0.003英寸)，并且可為至少約152微米(約0.006英寸)，并且可為至少約250微米(約0.010英寸)，并且可為至少約381微米(約0.015英寸)。凸起2250具有一個直徑dp，其對于通常的圓柱形結構來說為外徑。對于凸起2250的非均勻橫截面和/或非圓柱形結構，在凸起2250高度hp的處測量凸起的平均橫截面尺寸作為直徑dp，如圖12所示。凸起直徑dp可為約50微米(約0.002英寸)，并且可為至少約66微米，并且可為至少約76微米(約0.003英寸)，并且可為至少約127微米(約0.005英寸)。因此，對于每個凸起2250可確定凸起縱橫比，定義為hp/dp。凸起2250的縱橫比hp/dp可為至少1，并且達到3或更大。縱橫比可為至少約5并且可為至少約6。在一個實施方案中，凸起在約105微米的高度上具有約66微米的大致均勻的直徑，對應于約1.6的縱橫比。凸起2250在兩個相鄰的凸起2250之間的中心至中心間距Cp介于約100微米(約0.004英寸)至約250微米(約0.010英寸)。在一個實施方案中，中心至中心間距為179微米。一般來說，據(jù)信在兩個相鄰的凸起2250之間的實際距離(即，“側至側”尺寸)應該大于前體纖維網120厚度的二倍，以確保前體纖維網120在相鄰的凸起2250間充分變形。
一般來說，因為每個個體凸起2250的實際高度hp可不同，可通過在成形結構350的一個預定面積上確定凸起平均最小幅度Ap最小和凸起平均最大幅度Ap最大來確定多個凸起2250的平均高度hp平均。同樣，對于變化的橫截面尺寸，可對于很多凸起2250確定平均凸起直徑dp平均。這樣的幅度和其它尺寸量度可用本領域已知的任何方法例如通過計算機輔助掃描顯微鏡和相關的數(shù)據(jù)處理得到。因此，成形結構350預定部分的凸起2250的平均縱橫比ARp平均可被表示成hp平均//dp平均.凸起2250的尺寸hp和dp可根據(jù)已知的制造成形結構350的技術標準來間接確定，如下面所詳細公開的那樣。
在一個實施方案中，凸起2250的直徑是恒定的或隨著幅度增大而減小。例如，如圖12所示，凸起2250的直徑或最大的橫向截面尺寸靠近第一表面900最大并穩(wěn)定地下降到遠端2260。這種結構據(jù)信是對確保將聚合物纖維網80順利地從成形結構350上分離所必需的。
成形結構350可由滿足以下條件的任何材料制成，可被成形成具有具有所需尺寸的凸起2250以制造本發(fā)明的纖維網、在成形結構350所經受的加工溫度范圍內尺寸穩(wěn)定、抗拉模量為至少約5MPa，更優(yōu)選地至少約10MPa，更優(yōu)選地至少約30MPa，更優(yōu)選地至少約100至200MPa，并且更優(yōu)選地至少約400MPa、屈服強度為至少約2MPa，更優(yōu)選地至少約5MPa，更優(yōu)選地至少約10MPa，更優(yōu)選地至少約15MPa和破裂應變?yōu)橹辽偌s1％，優(yōu)選地至少約5％，更優(yōu)選地至少約10％。已經發(fā)現(xiàn)，當成形結構的材料模量增大時，較高的高縱橫比的凸起形成的纖維網較好，只要其具有足夠的破裂應變(即不太脆)免得破裂。對于模量和屈服強度數(shù)據(jù)，它們的值可通過依照已知的方法測試來確定，并且可以100％/分鐘的應變速率在標準TAPPI條件下進行測試。
關于熱膨脹的尺寸穩(wěn)定性僅對于根據(jù)圖9所述的商業(yè)方法是必需的，因為對于某些加工條件而言，如果成形結構350膨脹或收縮比成形轉筒518大，則成形結構350/成形轉筒518交界面會受到破壞。對于本發(fā)明的聚合物纖維網的分批加工，不要求尺寸穩(wěn)定性。然而，對于所有的商業(yè)加工，成形結構必須由適于加工溫度的材料制成。加工溫度范圍受到包括例如可進行加熱的流體噴流例如流體噴流540的溫度和成形結構350的溫度在內的加工條件的影響。一般來說，對于包括用于一次性吸收制品的纖維網中的層壓的、共擠出薄膜(即，厚度t為約10微米至100微米的薄膜)在內的聚烯烴纖維網而言，可采用介于15攝氏度和95攝氏度之間的水溫。干燥/退火空氣溫度可為250攝氏度或以下。一般來說，加工溫度在很寬的范圍內變化并仍可制造本發(fā)明的聚合物纖維網80。然而，可根據(jù)薄膜厚度、薄膜種類和線速度改變溫度范圍以最佳的速率來制造聚合物纖維網80。
在一個優(yōu)選的實施方案中，凸起2250與成形結構350被制成整體。就是說，成形結構或是通過去除材料或是通過增加材料被制成一個整體結構。例如具有所需的較小尺度的凸起2250的成形結構350可通過局部選擇性地去除材料來制成，例如通過化學蝕刻、機械蝕刻，或通過利用諸如電火花成型機床(EDM)或激光之類的高能源燒蝕。
前述Ahr的‘045專利中所公開的鋼結構的酸刻蝕據(jù)信僅能夠制造縱橫比為1或更小的凸起。不受理論的約束，據(jù)信在本發(fā)明的成形結構中首選以小的增量步驟酸刻蝕鋼可導致高縱橫比，然而預計所得的凸起將被嚴重底切，具有“蘑菇”形狀的輪廓。本發(fā)明的發(fā)明者目前不知道如何如Ahr的‘045所提出的那樣酸刻蝕鋼以形成具有所需的縱橫比的本發(fā)明大致圓柱形的凸起2250。同樣，用電鍍在鋼上成形凸起據(jù)信會導致“蘑菇”形的凸起。在這兩個例子即酸刻蝕和電鍍中，由于材料去除/沉積的性質，預計會形成蘑菇形狀。僅以通常的對準例如垂直方式將不會去除/沉積材料。因此，當前已知僅通過利用電火花機床(EDM)或激光制造金屬成形結構350。
圖13和圖14顯示了一個由鋼制成并具有用常規(guī)的EDM方法加工的凸起2250的原型成形結構350的一部分。圖13為一個成形結構350的顯微照片并且圖14為圖13的成形結構的進一步放大視圖。如圖13所示，鋼成形結構已經經受了EDM加工以形成具有遠端2260的完整凸起2250。圖13和14所示的成形結構350具有與圖3所示的那些形狀基本相似的凹陷710。然而，如圖13和14所見，因為在EDM加工之前的成形結構350和EDM加工本身的幾何約束，該結構制造吸收制品的頂片并不理想。具體地講，如所見到那樣，成形結構互聯(lián)構件910的第一表面900為僅一個凸起“寬”。同樣，如圖13所見，由于EDM加工的幾何約束，會產生凸起2250之間的缺口。例如，圖13中的缺口901由方向與所示的各自的成形結構互聯(lián)構件910稍微不平行的EDM線產生。
因此，對于適于一次性吸收制品中的頂片的商業(yè)成功的纖維網生產，圖13所示的成形結構可能并不合格。然而，很顯然，可成形具有所需縱橫比的合適形狀的凸起2250。圖13所示的成形結構的凸起2250的平均高度hp平均為約275微米(0.011英寸)，并且平均直徑dp平均為約100微米(0.004英寸)，限定平均縱橫比ARp平均為約2.7。(注意圖13和14所示的成形篩網為一個原型，并已經用EDM在兩側進行了加工。實際上，僅需要在一側形成凸起)。
在制造成形結構350的另一種方法中，將易于激光變形的基底材料激光“刻蝕”以選擇性地去除材料形成凸起2250和成形結構孔710?！耙子诩す庾冃巍币馑际强赏ㄟ^激光以可控的方式選擇性地去除材料，公認用于激光加工的光的波長并且能量水平必須與材料相匹配(反之亦然)以得到最佳結果。目前已知的易于激光變形的材料包括諸如聚丙烯之類的熱塑性材料、諸如構自美國德拉瓦州Wilmington的DuPont的DELRIN之類的縮醛樹脂、諸如交聯(lián)聚酯或環(huán)氧樹脂之類的熱固性塑料、乃至諸如鋁或不銹鋼之類的金屬。
在一個實施方案中，一個成形結構可按連續(xù)生產過程進行激光加工。例如，諸如DELRIN之類的聚合物材料可以圓柱體形式被提供作為基底材料，其具有一個中心的縱向軸線、一個外表面和一個內表面，外表面和內表面限定基底材料的厚度?？啥ㄏ蛞粋€活動的激光源大致正交于外表面?；顒蛹す庠丛谄叫杏诨撞牧现行目v向軸線的方向上是可活動的。圓柱形的基底材料可繞中心縱向軸線進行旋轉，同時激光源按確定多個凸起的圖案加工或刻蝕基底材料的外表面以去除基底材料的所選擇部分。每個凸起可為大致柱形的和柱狀的凸起2250，如本文所公開的那樣。通過當圓柱體基底材料旋轉時平行于圓柱形基底材料的縱向軸線移動激光源，相對運動即旋轉和激光運動可同步，使得當圓柱體基底材料的每個周轉時，可以類似于螺釘?shù)摹奥菁y”的連續(xù)生產過程成形預定圖案的凸起。
圖15為本發(fā)明的一個成形結構350的激光刻蝕實施方案的顯微照片。圖16為本發(fā)明的另一個然而類似的成形結構350的放大視圖。圖15和16所示的成形結構350通過首先成形一個具有其中成形的凹陷710的聚合物層，其如所示的那樣為大致“淚珠”形并將在本發(fā)明的纖維網80中制造大致淚珠形的主孔71。可成形凹陷710，例如通過首先激光刻蝕凹陷。其中具有凹陷710的聚合物層也可通過透過在一個下面的支撐層(未示出)例如一個多孔編織背襯上的適當?shù)难谀虞椛湟环N諸如可紫外光固化的聚合物之類的液體光敏樹脂來成形。合適的聚合物層、支撐層、掩模層和紫外固化方法已為加工造紙帶領域所熟知并被公開于1994年8月2日授予Trokhan等人的美國專利5,334,289，和1985年7月16日授予Trokhan的美國專利4,529,480，和2000年1月4日授予Boutilier等人的美國專利6,010,598中，為說明結構、樹脂和固化技術，這些專利的每一個因而被引入本文以供參考。例如，如Boutilier的‘598專利中所公開的那樣，一種合適的液體光敏樹脂成分由四種組分構成預聚物、單體、光引發(fā)劑和抗氧化劑。一種優(yōu)選的液體光敏樹脂為購自德拉瓦州Wilmington的MacDermid Imaging Technology，Inc.的Merigraph L-055。
在聚合物層被固化以具有凹陷710之后，聚合物層被激光刻蝕以成形具有遠端2260的凸起2250。激光刻蝕可用已知的激光技術來實現(xiàn)，根據(jù)需要選擇波長、功率和時間參數(shù)以產生所需的凸起尺寸。在圖16的成形結構中，凸起的平均高度hp為250微米并且平均直徑為85微米(在高度hp的處)并且縱橫比arp為約2.9。
因此，如上面所公開的那樣，在一個實施方案中，凹陷710可以一種方式加工，并且凸起通過一個單獨工序以另一種方式加工。例如，凹陷710可在一個成形結構“坯料”上進行預成形，其隨后進行激光加工即刻蝕以具有在凹陷710之間的著陸區(qū)上形成的凸起。在一個實施方案中，可照原樣采用在一個支撐層上成形成一個固化聚合物的成形結構350，其中支撐層為成形結構350的一部分。然而，在另一個實施方案中，可將固化聚合物從支撐層上去除并單獨使用。在這種情況下，僅部分固化聚合物、去除支撐層903和終止完全固化聚合物材料為理想的。
圖17和18的顯微照片顯示了在圖15所示的成形結構上加工的纖維網80。圖17為纖維網80的一部分的顯微照片，顯示發(fā)狀纖絲225和孔71。圖18為纖維網80的進一步放大視圖，更詳細地顯示具有閉合的遠端226的發(fā)狀纖絲225。用于圖17和18所示的纖維網80的前體纖維網120由25微米(0.001英寸)厚的Dowlex 2045A前體薄膜120制成。
圖19和20顯示在圖13和14所示的成形結構上以分批生產過程加工的纖維網80高倍放大部分以更精確地顯示發(fā)狀纖絲225的細節(jié)。圖19和20所示的聚合物纖維網80具有大致呈五至六邊形形狀的主孔71(未示出)，每個孔在第一表面90上的投影面積為約1.4平方毫米。主孔71間的間距要使得主孔71投影在第一表面90上的有效面積達到總表面的65％。纖維網80顯示具有約4,650個發(fā)狀纖絲225每平方厘米第一表面90面積(約30,000個發(fā)狀纖絲225每平方英寸)。發(fā)狀纖絲225的這種濃度被稱作發(fā)狀纖絲225的“密度”或“表面密度”，并代表第一表面90每單位面積而不是聚合物纖維網80的總面積的發(fā)狀纖絲的數(shù)目。因此，當計算密度時，聚合物纖維網80與主孔71相對應的區(qū)域不對該面積產生影響。一般來說，用成形結構350上的凸起2250的平均中心至中心間距確定密度，對于圖13和14所示的成形結構來說，其為約150微米(0.006英寸)。
據(jù)信適于用作一次性吸收制品(例如，衛(wèi)生巾)中頂片的本發(fā)明聚合物纖維網80的發(fā)狀纖絲225的密度應該為至少約1550根每平方厘米(約10,000根每平方英寸)。發(fā)狀纖絲225的密度可為約2325根每平方厘米(約15,000根每平方英寸)，并可為約3100根每平方厘米(約20,000根每平方英寸)并且可為約3875根每平方厘米(約25,000根每平方英寸)。由于對于某些纖維網而言，可能難以確定第一表面90精確開始和終止的位置，可通過取預定部分聚合物纖維網80的總面積并減掉投影在那個預定部分的第一表面90上的主孔71的面積近似得到密度。主孔71的面積可根據(jù)成形結構350的凹陷710的投影面積得到?！巴队懊娣e”的意思是如果一個表面被投影到一個平行于那個表面的平面上并可通過例如類推推測為表面“墨印”的面積。
圖19為由25微米(0.001英寸)DOWLEX2045A前體薄膜120制成的纖維網80的顯微照片。如其所示，圖19的纖維網80包括離散的發(fā)狀纖絲225，每個發(fā)狀纖絲225為第一表面90的一個突出伸出部。每個發(fā)狀纖絲225具有限定打開部分229(如圖5所示)和閉合的遠側部分226的側壁227。所示的發(fā)狀纖絲225的高度為約211微米，并且在其高度處的直徑為約142微米，導致約1.5的縱橫比。
圖20的纖維網80包括離散的發(fā)狀纖絲225，每個發(fā)狀纖絲225為第一表面90的一個突出的伸出部。每個發(fā)狀纖絲225具有限定打開的部分229(如圖5所示)和閉合的遠側部分226的側壁227。圖20所示的發(fā)狀纖絲225的縱橫比AR為至少1。
圖19和20所示的纖維網80之間的差異是，用來制造圖20所示的聚合物纖維網80的前體薄膜120為在一個最外層中包括碳酸鈣的共擠出的四層聚乙烯薄膜。具體地講，在發(fā)狀纖絲225成型之后將碳酸鈣添加到形成纖維網80的第一表面的聚合物的聚合物熔體中。由聚乙烯組成的四個層按下列排序(1)ExxonMobil NTX-137，體積百分比約42；(2)ExxonMobil Exact 4151，體積百分比約16；(3)ExxonMobil Exact 4049，體積百分比約32；和(4)摻有碳酸鈣作為母料的重量百分數(shù)為57的Ampacet 10847和重量百分數(shù)為43的ExxonMobil LD 129的混合物，該混合物所占的體積百分數(shù)為約10％。前體薄膜120的初始厚度為約25微米(0.001英寸)。
使用CaCO3/PE混合物作為前體薄膜120的表皮層的一個令人感興趣的和未曾料到的結果是在發(fā)狀纖絲225的遠端226處或近旁粗糙的外表面區(qū)域228的形成，如在圖20所示的纖維網上所見。這些表面光滑度比周圍的表面例如第一表面90低的較大的表面粗糙區(qū)域228由于其固有光澤提供一種更像布狀的外觀和一種更柔滑的觸感。不受理論的約束，據(jù)信發(fā)狀纖絲225遠端的較粗糙的表面紋理給予了更大的紋理，其被感受成人的皮膚接觸表面的柔軟性。不受理論的約束，據(jù)信在發(fā)狀纖絲225的遠端226處或近旁的粗糙外表面的形成為深拉其上具有顆粒物質的前體纖維網的結果。似乎是可能是顆粒物質(在這種情況下為CaCO3)引起薄膜混合物上的應力集中，導致了表面不連續(xù)。在最大應變點處，即在發(fā)狀纖絲225的最大拉伸點處，薄膜(即前體薄膜120)的表面破裂，在發(fā)狀纖絲225表面上暴露出顆粒物質。
因此，在一個實施方案中，聚合物纖維網80可被描述成具有其中至少靠近其遠端226的一部分顯示具有比余下部分更大的表面粗糙度的區(qū)域228的發(fā)狀纖絲225。通過使用不同的添加劑顆粒物質，相對較大的表面粗糙度區(qū)域228可提供其它有益效果。例如，可采用顆粒皮膚處理劑或保護劑或氣味吸收活性物質。重要的是，包括顆粒物質的纖維網80允許活性物質以一種很直接和有效的方式被遞送到采用纖維網80的制品穿著者的皮膚上。
一般來說，據(jù)信摻進前體纖維網120的聚合物熔體中的任何非擴散成分(顆粒和非顆粒)當靠近發(fā)狀纖絲225遠端的聚合物應變時可被暴露出來。具體地講，諸如皮膚護理劑之類的活性物質可被基本定位在遠端226處或近旁，其可為纖維網80的主要皮膚接觸表面。使聚合物薄膜進行局部應變的其它已知方法也可起到暴露各層中的非擴散成分的作用。例如，壓花、環(huán)軋、熱真空成形和其它已知方法可提供聚合物薄膜的局部破裂和活性成分的暴露。
制造成形結構350的其它方法包括用局部電鍍、3-D沉積工藝或光刻膠技術的方法添加結構。一種3-D沉積工藝為燒結法。燒結類似于其中添加粉狀金屬各層以產生一個最終工件的激光立體光刻技術。然而，據(jù)信燒結法受到分辨率的限制。光致抗蝕技術包括在液體光敏樹脂例如上面所公開的可紫外固化的聚合物之上采用一種適當掩模成形一個三維結構。紫外固化僅對固化暴露于一個紫外光源發(fā)出的紫外光的液體樹脂部分有效。液體樹脂的余下(未固化的)部分然后可被沖刷掉，僅遺留下固化部分?？蓪⒁后w樹脂可紫外固化的聚合物在例如一個托盤上放置到所需深度或厚度并進行適當掩模和紫外光固化以選擇性地固化作為凸起2250的部分并且不固化將作為孔710的部分。
在另一個實施方案中，如圖21和22所示的柔韌的聚合物成形結構350可由在一個可透氣的背襯篩網430上的可紫外固化的聚合物的聚合組成。首先，表面900確定在圖示的實施方案中為呈雙向錯開排列的六邊形的孔710。要了解的是，如前所述，可采用各種形狀和方向的孔710。圖22圖示說明沿著線22-22所截取的圖28所示成形結構350那部分的橫截面視圖。圖21和22均顯示了縱向補強線420和橫向補強線410?？v向補強線420和橫向補強線410組合在一起形成一個多孔的編織元件430。補強線的一個用途是加強柔韌的聚合物成形結構350。如其所示，補強線410和420可為圓形的并可作為可紫外固化的樹脂已經繞著其固化的方形編制織物來提供?？刹捎萌魏畏奖愕木幙椫械娜魏畏奖愕募毥z尺寸，盡管一般來說，編織越稀松越好。更稀松的編織一般導致空氣流更好地經過孔710。當成形結構350被用來成形一個聚合物纖維網例如聚合物纖維網80時，空氣流動更佳導致更好的即更經濟的液壓成形。在一個實施方案中，成形結構350 430為一個例如通常被用在居室門窗上的金屬篩網。在一個實施方案中，金屬篩網為18×16篩目的亮鋁篩網，其縱向細絲420和橫向細絲410的細絲直徑均為0.24mm，以商品名HanoverWire Cloth購自美國賓夕法尼亞州Hanover的Star Brand Screening。
如圖21和22所示，凸起2250從第一表面900伸出來并具有為圓形的遠端2260。在另一個實施方案中，如圖26的顯微照片所示，通?？蓪⑦h端壓平成為一個平臺。圖26所示的成形結構為一個由聚合可紫外固化的樹脂的兩階段方法成形的柔韌的聚合物成形結構。
根據(jù)圖23描述了用于制造柔韌的聚合物成形結構350例如圖24-26所示的成形結構的一種兩階段方法。本文所述的方法制造具有較大的開口即凹陷710和較細的凸起即凸起2250的組合的成形結構350。在圖23所示的優(yōu)選實施方案中，本文所述的方法制造連續(xù)的帶狀成形結構351。概括地說，本方法涉及采用一種光敏樹脂在一個多孔元件上和周圍構造一個固體的聚合物框架，其刻畫出成形結構350(或帶狀成形結構351)的較大的凹陷710和較細的凸起2250的預選圖案外形。更具體地講，本方法包括一種兩階段樹脂澆鑄方法，其包括以下步驟a.將一個背襯薄膜鋪到一個成形單元的工作表面上；
b.將一個多孔元件并置到背襯薄膜上，以便背襯薄膜被置于多孔元件和成形單元之間；c.將一個液體光敏樹脂涂層涂敷到多孔元件的表面上；d.將涂層的厚度控制到一個預選值；e.與光敏樹脂涂層以接觸關系并置一個包括不透明和透明兩個區(qū)域的掩模，其中不透明區(qū)確定一個對應于凹陷710的預選圖案；f.將液體光敏樹脂透過掩模暴露于具有激活波長的光中，從而導致在與掩模的透明區(qū)域對齊的那些區(qū)域中的光敏樹脂的至少部分固化；和g.從復合的多孔元件/部分固化樹脂中去除基本上未固化的液體光敏樹脂；h.重復步驟a-g一次，其中步驟(d)中的控制厚度(例如，厚度更大，例如與圖22中hf2對應的厚度)不同和步驟(e)中的掩模不同，步驟(e)中的掩模包括不透明和透明兩個區(qū)域，其中透明區(qū)域限定一個與凸起2250對應的預選圖案；i.將多孔元件/固化樹脂浸入無氧環(huán)境例如水浴器或其它水溶液中；j.將多孔元件/部分固化的樹脂透過掩模暴露于具有激活波長的光中，從而誘使光敏樹脂完全固化，導致最終的帶狀成形結構。
用于本發(fā)明實踐的精密裝置(或設備)為非物質的，只要它實際上可被用來實行本發(fā)明。在閱讀所有的下列說明書之后，本領域的普通技術人員將能夠選擇適當?shù)难b置來執(zhí)行上述步驟?？捎糜诒景l(fā)明實踐構造一個呈環(huán)形帶形式的成形結構的一個裝置的優(yōu)選實施方案被顯示于圖23的示意圖中。為方便起見，本發(fā)明將根據(jù)那個裝置進行描述。
該方法的第一步驟是將一個背襯薄膜鋪到一個成形單元的工作表面上。在圖23中，成形單元613具有工作表面612并被顯示成一個圓形元件；其優(yōu)選地為一個可旋轉的轉筒。根據(jù)方便與否選擇成形單元613的直徑及其長度。其直徑應該足夠大以便背襯薄膜和多孔元件在加工期間不會過度彎曲。直徑也必須足夠大，繞其表面要有足夠的行進距離，以便成形單元613進行旋轉時可完成必需的步驟。成形單元613的長度根據(jù)要構造的成形結構350的寬度進行選擇。成形單元613由一個未示出的驅動部件進行旋轉。任選地并且優(yōu)選地，工作表面612吸收激活波長的光。優(yōu)選地，成形單元613裝有用于確保背襯薄膜653保持與工作表面612緊密接觸的部件。例如，背襯薄膜653可被粘附固定到工作表面612上或者成形單元613可具有用于將背襯薄膜653通過由遍布成形單元613工作表面612上的多個間隔很近的小孔所施加的真空的作用固定到工作表面612上的部件。優(yōu)選地，背襯薄膜653通過圖23未示出的張力調整部件頂靠著工作表面612。
可從背襯薄膜供給輥631將其從上面展開將背襯薄膜653引入到系統(tǒng)中并使其在方向箭頭D3所指的方向上行進。背襯薄膜653接觸成形單元613的工作表面612，被上文所討論的部件暫時約束貼靠著工作表面612，當成形單元613旋轉時與其一同行進，最后與工作表面612分離并行進到將其重新纏繞的背襯薄膜拾取輥632。
在圖23所示的實施方案中，背襯薄膜653計劃使用一次，在此之后它即被丟棄。在一個備選安排中，背襯薄膜653可采取環(huán)形帶的形式，繞一系列轉向輥行進，在此過程中此處它被適當清潔并重新使用。圖23中未示出必需的驅動部件、導輥等等。背襯薄膜653的作用是保護成形單元613的工作表面612并且有助于從成形單元上除去部分固化的成形結構350。薄膜可為任何柔韌的、光滑的、平直材料例如聚乙烯或聚酯片。優(yōu)選地，背襯薄膜653由聚乙烯制成并且其厚度為約0.01至約0.1毫米。
該方法的第二步驟是將一個多孔元件601以背襯薄膜被置于多孔元件601和成形單元613之間這樣一種方式并置到背襯薄膜上。多孔元件601為可繞其構造固化樹脂的材料。一種適用的多孔元件為如圖21和22所示的金屬絲網篩430。具有聚酯絲的篩網是適用的。篩網的篩目大小為約6至30絲每厘米是適用的。方形編織篩網與其它更復雜的編織篩網一樣適合。細絲的橫截面為圓形或是橢圓形為優(yōu)選的。盡管有利的是，其不必使細絲對于激活波長的光線透明。除了網篩之外，可用紡織和無紡織物、造紙織物、熱塑性結網等等來提供多孔元件。所選擇的多孔元件的精確種類及其尺寸將通過其中成形結構350在其被構造之后將賦予的用途來確定。因為由圖23所示的裝置構造的成形結構350呈環(huán)形帶的形式，多孔元件601也為一個例如通過將篩網長度的末端接合到一起形成的環(huán)形帶。
如圖23所示，多孔元件601在方向箭頭D1所指的方向上繞轉向輥611向上并且繞成形單元613并且繞轉向輥614和615行進。如需要的話，可利用其它導輥、轉向輥、驅動部件、支撐輥等等，并且圖23中顯示了一些。將多孔元件601放在背襯薄膜653上以便背襯薄膜653被置于多孔元件601和成形單元613之間。成形結構350所需的具體樣式將規(guī)定并置的正確方法。在優(yōu)選的實施方案中，將多孔元件601與背襯薄膜653以直接接觸的關系進行放置。
當從樹脂源620將液體光敏樹脂652涂敷到多孔元件601上時，樹脂652將主要被涂敷到多孔元件601的一側上并且多孔元件601實際上將被位于成形結構350的一個表面上。可用任何方便的部件將多孔元件601與背襯薄膜653隔開一段有限距離，然而這樣的排列通常并非優(yōu)選的。樹脂源620可為一個噴嘴或用于沉積液體光敏樹脂的包括擠出、槽式涂敷等等的任何已知的部件。
本發(fā)明方法的第三步驟是將第一層液體光敏樹脂652涂層施用到多孔元件601上。涂層的第一層為最終將包括成形結構350在第一和第二表面1020和1060的對應平面之間的部分的層(圖22中顯示成hf1)?？蓪⒁后w材料施用到多孔元件601上的任何技術均適用。例如，可采用噴嘴620來供給粘稠的液體樹脂。必須在固化之前在多孔元件601的寬度上均勻涂敷液體光敏樹脂652而且涂敷所需的材料量，使得當成形結構350的樣式需要時進入多孔元件601的開口。對于編織的多孔元件而言，編織篩網結構的關節(jié)即突起的交叉點優(yōu)選地與背襯薄膜相接觸，以便其可能能夠完全用光敏樹脂包住每個細絲的整個部分；然而應該盡可能地包住每個細絲。
可容易地從很多市售產品中選擇適用的光敏樹脂。它們?yōu)樵谳椛?通常為紫外(UV)光)的作用下固化或交聯(lián)的材料(通常為聚合物)。包含更多有關液體光敏樹脂信息的參考資料包括J.Macro-Sci.Revs.Macro Chem.，C21(2)，187-273(1981-82年)頁Green等人的“Photocross-linkable ResinSystems”；1978年9月25-27日Tappi Paper Synthetics Conf.第167-172頁Bayer的“A Review of Ultraviolet Curing Technology”；和1978年7月J.of Coated Fabrics，8、10-20頁中Schmidle的“Ultraviolet Curable FlexibleCoatings”。所有前述三個參考資料均引入本文以供參考。尤其優(yōu)選的液體光敏樹脂包含于由美國德拉瓦州Wilmingtion的MacDermid ImagingTechnology Inc.生產的Merigraph L-055系列中。
本發(fā)明方法的下一步驟是將涂層厚度控制到一個預選值。預選值與在各自的第一和第二表面1020和1060之間的成形結構350的厚度一致。即，如圖22所示的厚度hf1。當打算將成形結構350用來制造適于用作一次性吸收制品中的頂片的纖維網80時，hf1約1mm至約2mm厚為優(yōu)選的。當然，其它應用場合可要求更厚的成形結構350，其可為3mm厚或更厚。
可采用任何適合控制厚度的部件。圖23中所示的是采用夾緊輥641。夾緊輥641和成形單元613之間的間隙可用未示出的部件機械控制。輥隙與掩模654和掩模導輥641一起有助于使液體光敏樹脂652的表面平滑并有助于控制其厚度。
本發(fā)明方法的第五步驟包括將第一掩模654與液體光敏樹脂652成接觸關系并置。掩模的目的是遮蔽液體光敏樹脂的某些區(qū)域防止暴露于光下。除了與在成形結構350中所需的孔71圖案相對應的不透明區(qū)域圖案以外，第一掩模654對于激活波長的光例如紫外光是透明的。圖27顯示了適用的第一掩模654的一部分，其顯示不透明即陰影部分657和透光部分658的一種圖案。注意圖27顯示了疊置在那下面的比例尺。比例尺的最小刻度為0.1mm。
第一掩模654的透光部分658即未遮蔽致活光源的區(qū)域與將被固化形成成形結構350的連接構件910的液體光敏樹脂的那些區(qū)域相對應。同樣，第一掩模654的不透明部分657與成形結構350的凹陷710的圖案相對應。因此，第一掩模654可具有與圖21所示的成形結構350的六邊形凹陷、或圖13所示的五邊形凹陷710、或圖15所示的淚珠形凹陷710的圖案相對應的不透明部分657。一般來說，對于用來形成用作一次性吸收制品中的頂片的纖維網80的成形結構350而言，第一掩模654的不透明部分657應該具有合適的尺寸、形狀和間距以為纖維網80提供所需的孔71結構，使得它顯示具有理想的流體流動性。
第一掩模654可為可具有不透明和透明區(qū)域的任何適用的材料。具有柔韌薄膜性質的材料是適用的。柔韌薄膜可為聚酯、聚乙烯或任何其它適用材料。不透明區(qū)域可用任何便利的方法例如照相或凹版印刷工藝、柔性版工藝和噴墨或旋轉式網版印刷工藝形成。第一掩模654可為一個環(huán)狀回路或帶(細節(jié)未示出)或它可從一個進給輥供應并橫穿系統(tǒng)到一個拾取輥上，二者都未顯示在在插圖中。第一掩模654在方向箭頭D4所指的方向上行進，在壓緊輥641下面轉向，在此處其開始與液體光敏樹脂652的表面相接觸，行進到掩模導輥642，在其附近，其與樹脂脫離接觸。在這個特定實施方案中，樹脂厚度的控制和掩模的并置同時發(fā)生。
本發(fā)明方法的第六步驟包括將液體光敏樹脂652透過第一掩模654暴露于激活波長的光下，從而誘使在與第一掩模654的透明區(qū)域658對準的那些區(qū)域中樹脂的至少部分固化。在這個步驟中，樹脂不需要被完全固化，然而當在曝光后步驟例如洗刷掉未固化的樹脂期間暴露的樹脂保留其形狀時實現(xiàn)至少部分固化，如下所述。在圖23所示的實施方案中，背襯薄膜653、多孔元件601、液體光敏樹脂652和掩模654一起形成一個單元，一起從壓緊輥641行進到掩模導輥642附近。在壓緊輥641和掩模輥642中間并且位于背襯薄膜653和多孔元件601仍然與成形單元613并置的一個位置處，液體光敏樹脂652被暴露于曝光燈655所提供的激活波長的光下。選擇曝光燈655以提供主要在引起液體光敏樹脂固化的波長范圍內的照明。該波長是液體光敏樹脂的一個特征。在一個優(yōu)選的實施方案中，樹脂為可紫外光固化的并且曝光燈655為一個紫外光源?？梢允褂萌魏魏线m的照明源，如汞弧、脈沖氙、無電極和熒光燈。
如上所述，當液體光敏樹脂被暴露于合適波長的光下時，在樹脂的暴露部分產生了固化。固化通常通過暴露區(qū)域中樹脂的凝固來表明。反之，未暴露區(qū)域保持流體狀態(tài)。照明強度及其持續(xù)時間取決于暴露區(qū)域所需的固化程度。曝光強度和時間的絕對值取決于樹脂的化學性質、其光致特性、樹脂涂層的厚度和所選擇的圖案。此外，曝光強度和光的入射角對經由成形結構350厚度hf1的連接構件910的壁上錐度的存在與否具有很重要的影響。因此，可校準光以獲得所需的錐度。
該方法中的第七步驟是從多孔元件/部分固化的樹脂621的固化或部分固化的復合結構上基本上去除所有未固化的液體光敏樹脂。就是說，從系統(tǒng)中去除已經被遮蔽防止暴露于光下的樹脂。在圖23所示的實施方案中，在掩模導輥642附近的某一點處，第一掩模654和背襯薄膜653與包括多孔元件601和目前部分固化的樹脂621的復合結構物理分離。多孔元件601和部分固化的樹脂621的復合結構行進到第一樹脂去除底板623附近。在第一樹脂去除底板623處對復合結構的一個表面施加真空，以便從復合結構上去除基本數(shù)量的液體(未固化的)光敏樹脂。由于復合結構行進較快，它被帶到樹脂沖淋器624和樹脂清洗工位排放管625附近，在此處，用水或其它合適的液體徹底清洗復合結構以去除更多的剩余液體(未固化的)光敏樹脂，其通過樹脂清洗工位排放管625從系統(tǒng)中排出。沖淋液優(yōu)選地主要為水或含水溶液，其溫度在約46攝氏度(115華氏度)。
可采用一個第二樹脂去除底板626(或一個第三樹脂去除底板等等，如果必要)用于在該方法的這個階段進一步去除殘余的未固化的樹脂。(圖23顯示了一個呈第二光源660和一個排氣介質例如水浴器630形式的第二固化工位，然而其未被用于本方法的第一階段)。
在制造成形結構350的該方法的這個階段，其為第一階段的末端，復合結構目前實際上包括多孔元件601和包括連接元件910、第一表面900并且第二表面850和凹陷710的代表成形結構350部分的部分固化的樹脂621。
下一步將在部分固化的成形結構350上成形凸起2250。要成形凸起2250，實際上在第二階段重復本方法，并且用一個第二掩模656取代第一掩模654。
因此，步驟八開始于圖23中表示成603的部分成形的成形結構，在用方向箭頭D1所指的方向上繞轉向輥611向上并且繞成形單元613并且繞轉向輥614和615行進。如前所述，如必要的話，可利用其它導輥、轉向輥、驅動部件、支撐輥等等，并且圖23中顯示了一些。部分成形的成形結構603與背襯薄膜653并置，以便背襯薄膜653被置于部分成形的成形結構603和成形單元613之間。成形結構350所需的具體樣式將規(guī)定并置的準確方法。在優(yōu)選的實施方案中，部分成形的成形結構603與背襯薄膜653以直接接觸關系進行放置。背襯薄膜653可與前面方法的第一階段提到的背襯薄膜相同。
在本方法的第九步驟中，再次如上所述將一個液體光敏樹脂652的第二涂層從樹脂源620涂敷到部分成形的成形結構603上，樹脂652被施用填滿部分成形的成形結構603的凹陷即凹陷710，而且，在部分成形的成形結構603的部分固化的樹脂的水平面上涂敷一個涂層。如前所述，部分成形的成形結構603可用任何便利的部件與背襯薄膜653間隔開一段有限距離，然而這樣的排列通常并非優(yōu)選的。
第二層涂層是將最終被固化形成成形結構350的凸起2250的層。如果要得到一樣高度的凸起2250，則液體光敏樹脂652的第二層必須在部分成形的成形結構603的寬度上被均勻地涂敷。形成凸起2250的光敏樹脂所必需的量要足以充滿部分成形的成形結構603的孔口并超過與所需的凸起高度相對應的預選厚度，例如與圖22的距離hf2相對應的厚度。當成形結構350打算被用來制造適于用作一次性吸收制品中頂片的纖維網80時，hf2為約1.1mm至約2.1mm厚為優(yōu)選的。如前所述，可采用用于控制厚度的任何適用的部件，包括使用壓緊輥641在內。
圖23所示的本方法的第十步驟包括并置一個第二掩模656與液體光敏樹脂652的第二層相接觸。如前所述，掩模的用途是遮蔽液體光敏樹脂防止暴露于光下。圖28顯示了合適的第一掩模654的一部分，顯示不透明即陰影部分657和透光部分658。注意，盡管難以看見，圖28顯示了一個疊置在其下面的比例尺。比例尺的最小刻度為0.1mm。
如圖28所示，除了與成形結構350中所需的凸起2250圖案相對應的透明區(qū)域658的圖案以外，第二掩模656對于激活波長的光例如紫外光是不透明的。第二掩模656的透光部分即未被遮蔽于致活光源的區(qū)域與液體光敏樹脂將進行固化的那些區(qū)域相對應。因此，第二掩模656的透明區(qū)域與成形結構350凸起2250的預選圖案相對應。因此，第二掩模656可具有透明區(qū)域的圖案，其為間隔很近的點或圓點，點或圓點與間隔很近的圓形(橫截面)凸起一一對應，例如圖24和25所示的那些。當然，根據(jù)成形結構350的具體最終用途，掩模656透明區(qū)域的圖案可為其它形狀或圖案。一般來說，對于一個用來成形用作一次性吸收制品中頂片的纖維網80的成形結構350來說，第二掩模656的透明區(qū)域658應該具有合適的尺寸、形狀和間距以提供纖維網80的凸起2250的所需結構，使得它顯示具有理想的觸覺性質，例如感覺到的柔軟性。在一個實施方案中，第二掩模656的透明區(qū)域658每個都是直徑約65微米的圓形，在約188微米的中心至中心距離上間隔開，透明區(qū)域658呈約3875個每平方厘米(約25,000個每平方英寸)的均勻間距。
第二掩模656可為與第一掩模654一樣的材料，例如其中可用任何便利的方法例如照相或凹版印刷工藝、柔性版工藝和噴墨或旋轉式網版印刷工藝施加不透明區(qū)域的柔韌薄膜。第二掩模656可為一個環(huán)狀回路(其細節(jié)未示出)或它可從一個進給輥供應并橫穿系統(tǒng)到一個拾取輥上，二者均未顯示在圖中。第二掩模656在方向箭頭D4所指的方向上行進，在壓緊輥641下面轉向，在此處其開始與液體光敏樹脂652的表面相接觸，行進到掩模導輥642，在其附近，其與樹脂脫離接觸。在這個特定實施方案中，樹脂厚度的控制和掩模的并置同時發(fā)生。
本方法的第十一步驟包括再次將液體光敏樹脂652透過第二掩模656暴露于激活波長的光下，從而誘使在與第二掩模656的透明區(qū)域即凸起2250對準的那些區(qū)域中樹脂的固化。在圖23所示的實施方案中，背襯薄膜653、部分成形的成形結構603、液體光敏樹脂652和第二掩模656一起形成一個單元，一起從壓緊輥641行進到掩模導輥642的附近。在壓緊輥641和掩模導輥642中間和位于背襯薄膜653和部分成形的成形結構603仍與成形單元613并置的某一點處，液體光敏樹脂652被暴露于由曝光燈655所提供的激活波長的光下。如前所述，一般來說，選擇曝光燈655來提供主要在引起液體光敏樹脂固化的波長范圍內的照明。該波長是液體光敏樹脂的一個特征。如前所述，在一個優(yōu)選的實施方案中，樹脂為可紫外燈固化的并且曝光燈655為一個紫外光源(實際上，與上述用于本方法第一階段的光源相同)。
如上所述，當液體光敏樹脂被暴露于合適波長的光下時，在樹脂的暴露部分產生了固化。固化通過暴露區(qū)域中樹脂的凝固來表明。反之，未暴露的區(qū)域保持流體狀態(tài)(或在部分成形的成形結構603的以前固化部分的情況下部分固化)。照明強度及其持續(xù)時間取決于暴露區(qū)域所需的固化程度。曝光強度和時間的絕對值取決于樹脂的化學性質、其光致特性、樹脂涂層的厚度和所選擇的圖案。此外，曝光強度和光的入射角對凸起2250壁上的錐度存在與否具有很重要的影響。如前所述，可利用一個光準直儀來降低壁的錐度。
本方法的第十二步驟是再次從部分固化的成形結構350上基本去除所有未固化的液體光敏樹脂。就是說，從系統(tǒng)中去除在第二固化步驟中已被遮蔽防止暴露于光下的樹脂。在圖23所示的實施方案中，在掩模導輥642附近的某一點處，第二掩模656和背襯薄膜653與目前包括最終成形結構350的部分或基本完全固化的樹脂，即具有凹陷710和凸起2250二者的目前部分固化的樹脂621的復合結構物理分離。部分固化的樹脂621行進到第一樹脂去除底板623附近。在第一樹脂去除底板623處對復合結構的一個表面作用真空，以便從復合結構上去除基本數(shù)量的液體(未固化的)光敏樹脂和與凹陷710相鄰的固化的“凸起”。注意，在第二固化步驟中，第二掩模656不限制樹脂僅在與成形結構350的第一表面900相對應的部分上的固化。第二固化步驟實際上固化均勻分布在部分固化的復合結構603的整個面積上的“凸起”。然而，僅僅固化的樹脂在連接構件910上的部分在第一表面900處接合到連接構件910上并事實上與前面固化的樹脂部分成為整體。因此，在真空和水洗步驟中，在對最終固化的最終曝光之前，固化的樹脂與在相鄰的凹陷710中“凸起”相對應的部分被完全去除，如下面所詳述的那樣。
由于復合結構行進較快，它被帶到樹脂沖淋器624和樹脂清洗工位排放管625附近，在此處，用水或其它合適的液體徹底清洗復合結構以去除基本上所有剩余的液體(未固化的)光敏樹脂和未形成最終成形結構350一部分的任何固化的樹脂，其全部通過樹脂清洗工位排放管625從系統(tǒng)中排出進行再循環(huán)或處理。例如，在凹陷區(qū)域中在第二階段光活化形成的固化樹脂被沖洗掉。此類固化樹脂優(yōu)選地未被粘附到下層的有孔構件上，并且如果粘附了的話，粘附強度優(yōu)選地不足以防止不需要的固化材料沖洗掉。
在基本所有的未固化樹脂被去除并且余下的樹脂呈成形結構350的最終形式之后，余下的樹脂優(yōu)選地在一種無氧介質例如水浴器630中用一個第二光源660進行完全固化。無氧介質確保氧不會妨礙余下的未固化樹脂的最終的紫外光固化。在自由基聚合反應中，氧會減慢或停止鏈增長。
如圖23所示，如需要可采用一系列導輥616來將部分成形的成形結構350引入一個水浴器630中。然而，在實踐中，可采用任何加工構型，包括只是靠其自重讓部分成形的成形結構350浸入很淺的例如25.4mm深水槽中。樹脂最終暴露于激活光660中確保樹脂全部固化到其完全硬化和耐用狀態(tài)。
上述的第十二步驟中，除非多孔元件601的整個長度已經進行處理并轉變成成形結構350，兩階段過程一直連續(xù)。表示成帶狀成形結構351的最終成形結構然后可被用于一個纖維網成形工藝例如根據(jù)例如圖29所描述的工藝中。
因此，一般來說，固化可分階段進行，以便首先一個具有與成形結構孔710相對應的紫外阻擋部分(例如，具有呈淚珠圖案的紫外阻擋部分)的負片掩?？赏ㄟ^對準一個紫外光源正交于掩模足夠多的時間被用來首先部分固化聚合物。在未掩模區(qū)域中聚合物部分固化之后，可將一個包括多個間隔很近的紫外透明的點或圓點的第二掩模放置在光源和部分固化的聚合物之間。聚合物被紫外光源再次固化以完全固化聚合物將成為凸起2250的部分。在凸起被完全固化后，余下的未固化聚合物(和部分固化的聚合物)可被去除以留下具有如圖22-26所示的那些成形結構一樣的類似特征的成形結構。例如，所描述的工序可被用于原型材料的手工抄紙。
成型帶狀成形結構的實施例圖24-26所示的成形結構350根據(jù)圖23依照上述方法進行制造。具體地講，多孔元件601為一個18×16篩目的鋁篩網，購自賓夕法尼亞州Hanover的Hanover Wire Cloth Star Brand Screening。篩網為約0.5mm(0.021英寸)厚、61cm(24英寸)寬并由編織的絲網孔組成，每個細絲的絲徑為約0.24mm。篩網為約15米(50英尺)長并且通過一個縫合的縫形成一個環(huán)狀帶。
背襯薄膜為約0.1mm(.004英寸)厚的兩軸向的透明聚酯薄膜，以商品名Item No.R04DC30600購自美國俄亥俄州Cleveland的Miles Road的19499號Graphix。光敏樹脂為XPG2003-1，購自美國德拉瓦州Wilmingtion的MacDermid Imaging Technology Inc.，當從生產商處接收時，其在室溫下使用。
第一掩模為一個0.1mm(.004英寸)的彩色透明薄膜，787N，購自美國伊利諾斯州Chicago的Azon并按如圖27所示的淚珠圖案進行印刷。第一掩模通過將圖案直接噴墨印刷到Azon彩色透明薄膜上來形成。
成形單元包括一個轉筒，其直徑為約108cm(42.5英寸)并且寬度為約71cm(28英寸)。它以約41cm(16英寸)每分鐘的表面速度旋轉。
對于第一澆鑄而言，光敏樹脂通過一個噴嘴被施用達到約1.7mm(0.067英寸)的控制總厚度，其中厚度通過如上所述的成形單元和夾緊輥的間距來控制。
如上所述的曝光燈即燈655為一個紫外光系統(tǒng)VPS/1600系統(tǒng)，型號為VPS-6，購自美國馬里蘭州Gaithersburg的Clopper Road 910號的Fusion UV Systems。將曝光燈放置在距第一掩模約35cm(14英寸)處并且用一個石英孔來控制曝光(可任選的，石英孔有助于在掩模的暴露面積上產生一個均勻的光密度)，其被放置在距掩模表面約6.4mm(2.5英寸)處，并且其延伸到成形單元的寬度并且在行進方向上延伸約10cm(4英寸)(即，繞著成形轉筒613的圓周)。通過一個高為38mm(1.5英寸)的12.5mm(0.5英寸)六邊形蜂窩準直儀(即，具有蜂窩構造的38mm長的管)將光對準(準直儀為可任選的，然而幫助對準光線以使固化分辨率更佳)。
在第一樹脂層被暴露于紫外光下之后，第一掩模與部分固化樹脂的復合結構進行分離，并且用水溶液(379公升/每分鐘(100加侖/每分鐘))Mr.Clean(0.246公升/每分鐘(0.065加侖/分鐘))和Merigraph SystemW6200消泡劑(0.337公升/每分鐘(0.089加侖/分鐘))在約46攝氏度(115華氏度)下通過4組噴淋器將未固化的樹脂從復合結構上沖洗掉，每個噴淋器包括一個71cm(28英寸)寬的具有17個噴嘴的歧管。三個噴淋器從復合結構的頂部進行噴射并且一個從底部進行噴射。
在第一階段之后，復合結構得到部分固化，其意味著樹脂的第一澆鑄未被第二紫外光源例如上述的燈660完全固化。包括樹脂第一澆鑄的部分固化的復合結構目前由成形結構350的淚珠形凹陷710組成。樹脂的第一澆鑄顯示具有在多孔元件之上的約1.3mm(0.050英寸)的厚度。在本方法的第二階段將部分固化的復合結構在成形單元上倒行一個第二時間。將同樣的光敏樹脂施用到約2mm(0.077英寸)的總厚度，其比樹脂的第一涂層厚約0.24mm(0.010英寸)。采用一個第二掩模，第二掩模具有透明的小圓形圖案，直徑為0.08mm(0.003英寸)并且中心至中心間隔開0.18mm(0.007英寸)，呈如圖28所示的等邊三角形排列。
復合結構如上所述通過光源655再次進行固化并經受如上所述的噴淋器624的作用。在噴淋器去除基本上所有的未固化樹脂之后，復合結構通過將一個后固化紫外光例如來自源660照在復合結構上進行后固化，同時將復合結構浸在2.5cm(1英寸)水中，水中含有9.5克亞硫酸鈉/每公升水(36克亞硫酸鈉/每加侖水)。亞硫酸鈉為可任選的，然而其為一種良好的氧清除劑。后固化紫外光源被放置在距復合結構約20cm(8英寸)處。
所得的帶狀成形結構351顯示具有從第一表面伸出來的圓柱形柱體(即，凸起2250)，具有基本均勻的圓形橫截面。每個凸起的高度為約105微米，直徑為約66微米并且中心至中心間距為約188微米。帶狀成形結構351還顯示具有均勻的淚珠形凹陷710。圖24-26顯示了用上述方法制造的帶狀成形結構有代表性部分的顯微照片。注意，凸起是成形結構第一表面的無縫的整體伸出部。據(jù)信這是由于聚合物在本發(fā)明的第一階段僅被部分固化并在凸起形成之后最后固化的緣故。
可對利用上述的光敏樹脂固化方法成形本發(fā)明的一個成形結構的方法進行改變而不背離本發(fā)明的范圍。例如，在一個實施方案中，可通過消除第一掩模654或通過只是具有完全透明的掩模654更改上述的十二步驟方法。在這個實施方案中，沉積在可紫外固化的樹脂的第一層或涂層652上的所有樹脂被部分固化形成一個部分固化樹脂的單體“厚片”。如上所述進行本方法的其它步驟，包括通過利用第二掩模656成型凸起2250在內。如此，形成了一個成形結構，其具有凸起2250然而沒有凹陷710。凹陷710其后可通過一個單獨工序例如通過激光蝕刻形成。
可考慮用其它方法制造成形結構。例如，諸如熱固化的(例如，可硫化的樹脂)或可紫外固化的樹脂之類的樹脂可被部分固化(即，部分聚合)成材料的“厚片”，在將厚片纏繞到圓柱套的過程中，部分固化足以處理厚片。在或是通過螺旋纏繞或是通過將離散的厚片接合成完整的圓柱形式進行纏繞之后，部分固化的樹脂可得到完全固化，從而形成一個一體的、完全固化的聚合材料的圓柱套，其其后可通過例如激光蝕刻形成凹陷710和/或凸起2250。這樣一種工藝的有益效果是可無需產生一個縫而獲得成形結構的圓柱形式。因此，與包括一個接縫步驟的典型成帶工藝不同，如此制造的成形結構本來就是無縫的。另外，可以一種預定方式疊放可固化樹脂的各個層，使得可排列具有不同材料性質的各層形成一個例如在其整個厚度上具有不同材料性質的成形結構。作為一個附加的加工步驟，它有益于在上述的成層工藝中在部分固化樹脂的各層之間應用未固化的可固化樹脂層。
此外，作為對通過利用在圓柱外形上的部分固化的材料“厚片”制造一個成形結構的方法的另一個任選變種，部分固化的厚片可被分層，其中最外層為具有在其上成形凸起2250的層。因此，當完全固化時，完全固化的樹脂僅需要具有例如通過激光蝕刻成形的凹陷710以產生最終的圓柱形成形結構。
通過利用放置在圓柱外形上的部分固化的材料“厚片”制造一個成形結構的一個優(yōu)點是，所利用的圓柱外形可為成形結構的整個支撐結構的一部分。例如，部分固化的厚片可在一個多孔構件例如一個金屬或聚合物篩網構件上進行分層。在完全固化之后，部分固化的厚片可粘附到多孔構件上，然后成為成形結構的整體部分并可提供成形結構的強度和耐久性。此外，部分固化的厚片可被疊放在一個較剛性的然而可透氣的薄膜例如一個可給成形結構提供支撐和剛度的蜂窩膜上。例如，可以管的形式提供金屬蜂窩構造，使得當完全固化部分固化的材料厚片時，最終的結構為較剛硬的、圓柱的、可透氣的成形結構。
可考慮用其它方法制造成形結構，包括用模塑技術生產，其中將成形結構350澆鑄在一個凹的型腔中塑造、固化并取出。在一個實施方案中，一個底物例如一個聚合物底物可被激光蝕刻形成成形結構350的負片，即具有成形結構350內形的鑄型。在激光加工之后，可將聚合物直接澆鑄進鑄型中(適當涂敷有脫模劑等，如本領域所熟知的那樣)。所得的成形結構350將具有鑄型的實際形狀?？晒┻x擇地，激光加工的鑄型可通過電鍍例如一個金屬成形結構350在其上組裝。同樣，成形結構可用其中連續(xù)的材料層被組合成一種合適形式的電鍍技術的方法進行成形。
由一種柔韌的聚合物材料例如根據(jù)圖15和24-26所描述的材料制造成形結構350的優(yōu)點之一是，成形結構柔韌得足以被用作一個傳動帶，就像在上述的Trokhan的‘289專利中所用的造紙帶一樣。這樣一種傳動帶本文被稱為一個柔韌的“帶狀”成形結構351?！皫睢钡囊馑际浅尚谓Y構呈一個柔韌的連續(xù)材料帶形式，就像一個傳送帶或造紙帶一樣，與一個較剛硬的管狀轉筒形結構不同。事實上，在用于制造花色紙例如薄紙的造紙工藝中，可將本發(fā)明的成形結構用作一個造紙帶。
圖29顯示在簡化示意圖中采用一個柔韌的帶狀成形結構351制造本發(fā)明的聚合物纖維網80的方法的一個實施方案。如其所示，帶狀成形結構351可為一個被各種輥例如輥610導引和保持張力的連續(xù)帶狀構件。帶狀成形結構351被導引在成形轉筒518上。當在成形轉筒518上時，帶狀成形結構被成形轉筒518所支撐并且前體薄膜120被支撐在成形結構351上。在成形結構351上纖維網80的成型以與上述根據(jù)圖9和成形轉筒350的相同方法進行。因此，前體纖維網120可經受液體噴流540(或噴流)和干燥部件590(或干燥/退火部件)的作用。然而，在圖29示意性所述的方法中，在成形轉筒518上的干燥部件590是可任選的，因為在本方法中其它地方提供了干燥(和/或退火)，如下面更詳細描述的那樣。因此，在根據(jù)圖29所述的實施方案中，干燥部件590可用二次加熱部件來代替以進一步成形前體纖維網120。
在一個實施方案中，未使用液體噴流540，并且本方法實際上為一種無液體的方法。在這樣一種方法中，液體噴流540和或干燥部件590用如上所述的二次加熱部件來代替。前體薄膜120用二次加熱部件進行加熱，如必要的話，與真空一起使前體纖維網120適形于成形結構351。因為在這種方法中未使用液體，不需要進行干燥，并可除去本文所公開的干燥步驟。
如圖29所見，帶狀成形結構351不僅在成形轉筒518上旋轉，還被引向和引出成形轉筒518。當帶狀成形結構351被引向成形結構518時，其優(yōu)選地為干燥的。在帶狀成形結構351被成形轉筒518所支撐或隨其同時前進時，前體纖維網120被導向在帶狀成形結構351之上并入上所述進行液壓成形。在通過干燥部件590之后，本發(fā)明的帶狀成形結構351和一個三維有孔的成形薄膜纖維網80被一起引出成形轉筒518。就是說，聚合物纖維網80與帶狀成形結構351緊密接觸并被其所支撐。如果需要，這允許當聚合物纖維網80仍被帶狀成形結構351所支撐時進一步進行加工，例如干燥或退火。如此，聚合物纖維網80可承受更大的加工，不會毀壞、撕裂或換句話講以不良方式變形。
帶狀成形結構351和聚合物纖維網80在圖29所示的方向即縱向上被導引到一個通氣干燥部件800。通氣干燥部件可呈如圖29所示的旋轉轉筒形式，然而可為任何其它已知的構型。干燥部件800優(yōu)選地利用空氣，將空氣吹過聚合物纖維網80和帶狀成形結構351以實現(xiàn)纖維網的干燥。然而，可考慮使用其它干燥方法，例如使用常見于造紙工業(yè)中用于干燥紙幅的毛細干燥或窄孔干燥技術。
圖29所示的干燥部件包括旋轉的多孔干燥轉筒802。當帶狀成形結構351和聚合物纖維網80被干燥轉筒802所支撐時，一種干燥流體例如空氣被吹過帶狀成形結構351和聚合物纖維網80。流體例如空氣可從干燥轉筒802的外部吹到內部，如圖29所示，或它可被從內部吹到外部。在任一種構型中，問題在于在纖維網80保持完全被支撐在帶狀成形結構351上的同時，流體實現(xiàn)聚合物纖維網80的干燥。干燥轉筒尺寸、流體流速、流體含水量、干燥轉筒旋轉速度可均按需要進行調整以確保在被引出干燥轉筒802之前干燥聚合物纖維網80。
干燥轉筒802可具有一個真空室808幫助流體流經聚合物纖維網80和帶狀成形結構351。另外，可利用流體去除部件來除去從聚合物纖維網80去除的液體。流體去除部件可包括在成形轉筒802中的一個排放管，然而也可如本領域所熟知的那樣包括借助于泵主動去除將水循環(huán)回液壓成形裝置。干燥轉筒802可具有一個正壓腔室810，其幫助在重復支撐帶狀成形結構351的工藝之前從成形轉筒802的表面去除多余的水分。去除的液體可只是被捕集在容器804中并適當排出，例如通過將水排進一個水循環(huán)系統(tǒng)。
在聚合物纖維網80和帶狀成形結構351被引出干燥轉筒802之后，聚合物纖維網80在分離點830處與帶狀成形結構351分離。從這點開始，如果必要的話，聚合物纖維網80經受例如用輻射加熱干燥部件840的額外干燥，并且同樣，帶狀成形結構可經受額外的干燥部件例如強制通風的干燥部件850的作用。在所有情況下，如果必要的話，可利用在加工條件下所適用的其它干燥部件以確保在最終加工成卷料之前聚合物纖維網80被充分干燥并且?guī)畛尚谓Y構351被充分干燥，避免將水分帶入聚合物纖維網80的發(fā)狀纖絲225內部。充分干燥的意思是足夠干燥，使得與例如聚合物纖維網中的發(fā)霉或生霉問題有關的加工后水分被降至最低或消除。
權利要求
1.一種在其至少一側上顯示具有柔滑觸感的聚合物纖維網，所述纖維網的所述柔滑感覺側顯示具有離散的發(fā)狀纖絲的圖案，每個所述發(fā)狀纖絲為所述纖維網表面的突起伸出部并具有限定打開的近側部分和閉合的遠側部分的側壁，并且在所述打開的近側部分處或近旁具有最大的橫向截面尺寸，其特征在于所述發(fā)狀纖絲顯示具有介于50微米(0.002英寸)和130微米(0.005英寸)之間的平均直徑和1至3的縱橫比。
2.如權利要求1所述的纖維網，其特征還在于，所述發(fā)狀纖絲在所述近側部分具有最大的橫向截面尺寸，其中所述橫向截面尺寸平穩(wěn)減少到所述遠側部分。
3.如前述任一項權利要求所述的纖維網，其特征還在于，所述發(fā)狀纖絲的所述側壁的厚度隨著所述發(fā)狀纖絲幅度的增大而降低。
4.如前述任一項權利要求所述的纖維網，其特征還在于，所述發(fā)狀纖絲的平均中心至中心間距為約100微米至250微米(0.004英寸至0.010英寸)。
5.如前述任一項權利要求所述的纖維網，其特征還在于，所述纖維網的所述柔滑感覺側每平方厘米顯示具有至少約1500根所述發(fā)狀纖絲。
6.如前述任一項權利要求所述的纖維網，其特征還在于，所述纖維網包括多層纖維網。
7.如權利要求6所述的纖維網，其特征還在于，所述纖維網在至少一層中包括顆粒物質。
8.一次性吸收制品，所述一次性吸收制品包括在其至少一個表面上顯示具有柔滑觸感的流體可透過的聚合物纖維網，所述纖維網的所述柔滑感覺表面顯示具有離散的發(fā)狀纖絲的圖案，每個所述發(fā)狀纖絲為所述纖維網表面的突起伸出部并具有限定打開的近側部分和閉合的遠側部分的側壁，并且在所述打開的近側部分處或近旁具有最大的橫向截面尺寸，其特征在于所述發(fā)狀纖絲顯示具有介于50微米(0.002英寸)和130微米(0.005英寸)之間的平均直徑和1至3的縱橫比。
9.如權利要求8所述的一次性吸收制品，其中所述制品包括經期用具。
10.如權利要求9所述的一次性吸收制品，其中所述經期用具包括衛(wèi)生巾并且所述聚合物纖維網包括所述衛(wèi)生巾的頂片。
全文摘要
公開了一種在其至少一側上顯示具有柔滑觸感的聚合物纖維網。纖維網的柔滑感覺側顯示具有離散的發(fā)狀纖絲的圖案，每個發(fā)狀纖絲為一個纖維網表面的突起的伸出部并具有限定打開的近側部分和閉合的遠側部分的側壁。發(fā)狀纖絲的最大的橫向截面直徑介于0.05mm和0.13mm(2和5 mils)之間，并且縱橫比為1至3。用于制造聚合物纖維網的方法和裝置利用一個三維的成形結構，其具有為大致柱狀形式的平均縱橫比為至少約1的多個凸起。
文檔編號A61F13/512GK1723102SQ200380105370
公開日2006年1月18日 申請日期2003年12月19日 優(yōu)先權日2002年12月20日
發(fā)明者基思·J·斯通, 布賴恩·F·格雷, 諾曼·S·布羅爾斯, 迪米特里斯·I·科利亞斯, 揚-珀·李 申請人:寶潔公司