包括孔屑的成型纖維網(wǎng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種成型纖維網(wǎng)，所述成型纖維網(wǎng)包括形成于其中的離散的三維元件，其中所述離散的三維元件中的至少一些包括具有對應(yīng)孔的孔屑，其中所述孔具有周邊，其中所述孔屑具有長度，其中所述孔屑沿所述孔周邊的一部分附接，該部分形成連接段，其中所述連接段少于整個孔周邊的約50%，并且其中所述纖維網(wǎng)包括膜。
【專利說明】包括孔屑的成型纖維網(wǎng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有孔屑的成型纖維網(wǎng)。孔屑可形成于膜或膜-非織造層壓體中。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維網(wǎng)諸如熱塑性膜具有多種用途，所述纖維網(wǎng)包括吸收制品的組件材料(諸如頂片和底片)、包裝(諸如流動包裹、收縮包裹和塑料袋)、垃圾袋、食品包裹物、牙線、擦拭物、電子元件等。對于纖維網(wǎng)的這些用途中的許多，纖維網(wǎng)具有紋理的三維表面可為有益的，其可為纖維網(wǎng)表面提供期望的感覺(例如柔軟的、絲般的)、視覺印象、和/或聽覺印象、以及一種或多種期望的特性，諸如改善的流體處理或強(qiáng)度。表現(xiàn)出期望感覺的纖維網(wǎng)可經(jīng)由真空成形法、液壓成形法、壓花法等制成。
[0003]需要開發(fā)出具有期望的感覺、視覺印象、和/或聽覺印象以及附加特性的纖維網(wǎng)。就吸收制品中所使用的纖維網(wǎng)而言，希望該纖維網(wǎng)的單一部分在該纖維網(wǎng)上的預(yù)定位置中包括雙重特性或更多特性(諸如改善的柔軟性、流體處理、或其它特性)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種成型纖維網(wǎng)，其包括形成于其中的離散的三維元件，其中離散的三維元件中的至少一些包括具有對應(yīng)孔的孔屑，其中孔具有周邊，其中孔屑具有長度，其中孔屑沿孔周邊的一部分附接，所述部分形成連接段，其中連接段少于整個孔周邊的約50%，并且其中纖維網(wǎng)包括膜。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]當(dāng)結(jié)合本文所附的圖片閱讀時，可最好地理解以下對本發(fā)明的具體實(shí)施例的詳細(xì)描述。
[0006]圖1A和IB為包括孔屑的纖維網(wǎng)的圖像；
[0007]圖2A-E為離散的三維元件的例子；
[0008]圖3為纖維網(wǎng)的一部分的透視圖；
[0009]圖4為另一個纖維網(wǎng)的一部分的透視圖；
[0010]圖5為包括孔屑的纖維網(wǎng)的圖像；
[0011]圖6為孔屑的圖示；
[0012]圖7示出了包括孔屑的另一個纖維網(wǎng)；
[0013]圖8為一對配合的成形結(jié)構(gòu)的透視圖；
[0014]圖9為另一對配合的成形結(jié)構(gòu)的透視圖；
[0015]圖10為另一對配合的成形結(jié)構(gòu)的透視圖；
[0016]圖1lA和IlB為另一對配合的成形結(jié)構(gòu)的透視圖；
[0017]圖12為成形結(jié)構(gòu)的一部分的透視圖；[0018]圖13為示出了孔和凹陷的透視圖；[0019]圖14A-D示出了空隙30和突起20的示例性組合；
[0020]圖15A-H為各種突起幾何形狀的圖示；
[0021]圖16為成形結(jié)構(gòu)和具有不同振幅的纖維網(wǎng)的示意圖；
[0022]圖17A-C為突起對空隙的不同比率的圖示；
[0023]圖18為成形方法的透視圖；
[0024]圖19為另一種成形方法的透視圖；
[0025]圖20A和20B為成形方法的透視圖；
[0026]圖21A-C示出了實(shí)例1、2和3的齒；
[0027]圖22示出了實(shí)例I的纖維網(wǎng)；
[0028]圖23示出了實(shí)例2的纖維網(wǎng)；并且
[0029]圖24示出了實(shí)例3的纖維網(wǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0030]本發(fā)明涉及一種克服了現(xiàn)有技術(shù)的一個或多個前述缺點(diǎn)的纖維網(wǎng)。與現(xiàn)有技術(shù)的纖維網(wǎng)相比，這種新纖維網(wǎng)的實(shí)施例允許形成如下纖維網(wǎng)，其包括呈“孔屑”或纖維網(wǎng)材料片形式的離散的三維元件(“3-D元件”)、以及相關(guān)聯(lián)的孔?？仔純H部分地附接到對應(yīng)的孔的周邊，并因此由于孔屑能夠彎曲和鉸接而提供期望的柔軟性。就吸收制品中所用的纖維網(wǎng)而言，此類新結(jié)構(gòu)可包括提供纖維網(wǎng)單個部分的那些，該纖維網(wǎng)在纖維網(wǎng)上的預(yù)定位置中具有多種特性(諸如改善的柔軟性、流體處理、或其它特性)。
[0031]前體纖維網(wǎng)
[0032]根據(jù)下述方法將前體纖維網(wǎng)50轉(zhuǎn)換加工為成型纖維網(wǎng)60。合適的前體纖維網(wǎng)50包括如下材料:該材料可由施加在工藝變形區(qū)中的纖維網(wǎng)上的應(yīng)變而變形至超過它們的屈服點(diǎn)，使得前體纖維網(wǎng)50被迫在成形結(jié)構(gòu)110，120的成形元件10之間適形，以產(chǎn)生具有離散的三維元件(“3-D元件”)62的纖維網(wǎng)60。前體纖維網(wǎng)50包括膜，諸如聚合物膜或熱塑性膜，并且任選地與纖維素、箔諸如金屬箔(例如鋁、黃銅、銅等)層合；聚合物膜或熱塑性膜；包括可持續(xù)聚合物的纖維網(wǎng)；泡沫；包括合成纖維(例如TYVEKκ))的纖維質(zhì)非織造纖維網(wǎng)、膠原膜、脫乙酰殼多糖膜、人造絲、玻璃紙等。合適的膜包括流延膜和吹脹膜。纖維網(wǎng)50可類似于美國專利申請12/879，567中所述的那些。在成形之前，前體纖維網(wǎng)50的厚度通常將在5至150微米，10至100微米，或15至50微米的范圍內(nèi)。其它合適的厚度包括
10、15、20、25 或 30 微米。
[0033]熱塑性前體纖維網(wǎng)50通常將具有屈服點(diǎn)，并且前體纖維網(wǎng)50優(yōu)選地被拉伸超過其屈服點(diǎn)以形成纖維網(wǎng)60。即，前體纖維網(wǎng)50應(yīng)當(dāng)具有足夠的屈服特性，使得前體纖維網(wǎng)50可被應(yīng)變而不破裂至某種程度，從而產(chǎn)生期望的離散的3-D元件62。如下所述，工藝條件諸如溫度可因給定的聚合物而變化，以允許其在有破裂或無破裂的情況下拉伸，從而形成具有期望的離散的3-D元件62的纖維網(wǎng)60。因此，一般來講，已發(fā)現(xiàn)優(yōu)選的要用作生產(chǎn)纖維網(wǎng)60的前體纖維網(wǎng)50的原料表現(xiàn)出低屈服和高伸長特性。適于用作前體纖維網(wǎng)50的膜的例子包括低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、以及線性低密度聚乙烯和低密度聚乙烯的共混物(LLDPE/LDPE )。[0034]兩個前體纖維網(wǎng)50的至少一部分可通過壓花的密封件接合，所述密封件包括形成于所述至少兩個纖維網(wǎng)中的共配準(zhǔn)的同心離散的3-D元件，這些離散的3-D元件具有開口近端。關(guān)于密封膜/膜、膜/非織造織物和靜態(tài)密封件的更詳細(xì)的內(nèi)容，參見US2010/0233428 和美國專利申請 12/879，531。
[0035]前體纖維網(wǎng)50也可任選地包含用來向材料賦予某種顏色的著色劑諸如顏料、色淀、調(diào)色劑、染料、墨或其它試劑，以改善纖維網(wǎng)60的視覺外觀。本文合適的顏料包括無機(jī)顏料、珠光顏料、干涉顏料等。合適的顏料的非限制性例子包括滑石、云母、碳酸鎂、碳酸鈣、硅酸鎂、硅酸鋁鎂鹽、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋅、紅氧化鐵、黃氧化鐵、黑氧化鐵、炭黑、群青顏料、聚乙烯粉末、甲基丙烯酸酯粉末、聚苯乙烯粉末、絲粉、結(jié)晶纖維素、淀粉、鈦酸云母、氧化鐵鈦酸云母、氯氧化鉍等。合適的著色纖維網(wǎng)在US2010/0233438和US2010/0233439中有所描述。前體纖維網(wǎng)50可包括各種任選成分，諸如美國專利申請12/879，567中所述的那些。
[0036] 成型纖維網(wǎng)
[0037]根據(jù)本公開的方法來加工前體纖維網(wǎng)50以形成成型纖維網(wǎng)60，其可具有各種期望的結(jié)構(gòu)特征和特性，諸如期望的柔軟手感、審美上悅?cè)说囊曈X外觀和改善的聲音效果(例如，當(dāng)進(jìn)行處理或手動操作時，纖維網(wǎng)60與前體纖維網(wǎng)50相比可產(chǎn)生更小的聲音)。提供一對配合的成形結(jié)構(gòu)101以使前體纖維網(wǎng)50適形于第一結(jié)構(gòu)110和第二成形結(jié)構(gòu)120的成形元件10之間。由此產(chǎn)生具有離散的三維元件(“3-D元件”)62的第一纖維網(wǎng)60，如圖1A所示。圖1B示出了圖1A中以“3”所示的3-D元件62的放大視圖；具體地,3-D元件62為孔屑73。其它示例性離散的3-D元件62繪出于圖2A-E中。圖2A示出了泡90，其中側(cè)壁在橫向上薄化。圖2B示出罩92，圖2C示出帶94，圖2D示出孔屑73，并且圖2E示出坑96。離散的3-D元件62被成形為纖維網(wǎng)60的突起的延伸部，一般處在其第一表面76、第二表面78、或這兩個表面上。因此，離散的3-D元件62可被描述為與纖維網(wǎng)60成一整體，并且通過使前體纖維網(wǎng)50永久地局部塑性變形來成形。離散的3-D元件62可被描述為具有側(cè)壁70，所述側(cè)壁限定開口近端64和開口 67 (例如，圖3)或閉合68 (例如，圖4)遠(yuǎn)端。
[0038]離散的3-D元件62均具有高度h，所述高度從相鄰3_D元件62之間的最小振幅Amin測量至閉合遠(yuǎn)端或開口遠(yuǎn)端66處的最大振幅Amax。離散的3-D元件62具有直徑d，就大致圓柱形結(jié)構(gòu)而言，所述直徑為側(cè)向橫截面的外徑。所謂“橫向”，是指大致平行于第一表面76的平面。對于具有非均勻側(cè)向橫截面的大致柱狀離散的3-D元件62、和/或非圓柱形結(jié)構(gòu)的離散的3-D元件62，直徑d被測量為離散的3-D元件的1/2高度h處的平均側(cè)向橫截面尺寸。因此，對于每個離散的3-D元件，可確定被定義為h/d的縱橫比。離散的3-D元件可具有至少0.2，至少0.3，至少0.5，至少0.75，至少1，至少1.5，至少2，至少2.5，或至少3的縱橫比h/d。離散的3-D元件62通常將具有至少30微米，至少50微米，至少65微米，至少80微米，至少100微米，至少120微米，至少150微米，或至少200微米的高度h?；螂x散的3-D兀件62可具有至多5cm, 2.5cm,至多2cm,至多1.5cm,至多1cm,至多0.5cm,至多0.1cm,或至多0.02cm的較高高度h。3-D元件62將通常具有與前體纖維網(wǎng)50的厚度至少相同的高度，或為前體纖維網(wǎng)50的厚度的至少兩倍，或優(yōu)選為前體纖維網(wǎng)50厚度的至少三倍。離散的3-D元件62可具有50微米至790微米，50微米至600微米，50微米至500微米，65微米至400微米，或75微米至300微米的直徑?；螂x散的3-D元件62可具有至多2.5cm,至多2cm,至多1.5cm,至多1cm,至多0.5cm,至多0.1cm,或至多0.08cm的更大直徑。對于具有大致非柱狀或不規(guī)則形狀的離散的3-D元件62，離散的3-D元件的直徑可被限定為兩倍于離散的3-D元件在1/2高度處的回轉(zhuǎn)半徑。在一個實(shí)施例中，離散的3-D元件的直徑為恒定的或隨著振幅的增加而減小(振幅在閉合遠(yuǎn)端或開口遠(yuǎn)端66處增加至最大值)。離散的3-D元件62的直徑或平均側(cè)向橫截面尺寸在近側(cè)部分可為最大，并且側(cè)向橫截面尺寸穩(wěn)固地減小至遠(yuǎn)端。期望該結(jié)構(gòu)110，120有助于確保纖維網(wǎng)60可容易地從成形結(jié)構(gòu)110，120上移除。
[0039]前體纖維網(wǎng)50的薄化可由于形成高縱橫比的離散的3-D元件62所需要的較深沖壓而發(fā)生。例如，在閉合部68或開口 67遠(yuǎn)端66處和/或沿著側(cè)壁70可觀察到薄化。所謂“觀察到”，是指當(dāng)在放大的橫截面中觀察時薄化是明顯的。此類薄化可為有益的，因為當(dāng)觸摸時，薄化的部分對壓縮或剪切提供極小的阻力。例如，當(dāng)某個人觸摸到纖維網(wǎng)60的表現(xiàn)出離散的3-D元件62的側(cè)面時，其指尖首先接觸離散的3-D元件62的閉合遠(yuǎn)端或開口遠(yuǎn)端67。由于離散的3-D元件62的高縱橫比以及遠(yuǎn)端66處和/或沿著側(cè)壁70的前體纖維網(wǎng)50的壁薄化的緣故，離散的3-D元件62提供對由人的手指施加在纖維網(wǎng)60上的壓縮或剪切的很小阻力。
[0040]在遠(yuǎn)端66處和/或沿著側(cè)壁70的成型纖維網(wǎng)60的薄化可相對于前體纖維網(wǎng)50的厚度或者相對于完全圍繞著纖維網(wǎng)60的離散的3-D元件62的著陸區(qū)域61的厚度進(jìn)行測量。纖維網(wǎng)60或3-D元件62通常將包括如下至少一部分，所述至少一部分相對于前體纖維網(wǎng)50的厚度表現(xiàn)出至少25%，至少50%，或至少75%的薄化。纖維網(wǎng)60或3-D元件62通常將包括如下至少一部分，所述部分相對于圍繞纖維網(wǎng)60的離散的3-D元件62的著陸區(qū)域的厚度表現(xiàn)出至少25%，至少50%，至少75%，或至少85%的薄化。在一些情況下，在遠(yuǎn)端66處存在相對較少的薄化，例如，當(dāng)使用相對不是很尖的突起20時。在此類情況下，據(jù)信摩擦鎖定發(fā)生，從而導(dǎo)致側(cè)壁70上相對較多的薄化。[0041]當(dāng)離散的3-D元件62中的至少一些包括圖1A，IB, 2D和5所示的孔屑73時，獲得了期望的柔軟感覺諸如類似于對絲絨織物的感覺。當(dāng)側(cè)壁70的至少一部分薄化并破裂時形成孔屑73，從而留下附接到纖維網(wǎng)60的孔83和纖維網(wǎng)材料片或孔屑73，如圖5所示。如果使用具有纖維結(jié)構(gòu)的膜層壓體，則前體纖維網(wǎng)50應(yīng)當(dāng)被取向成使得纖維網(wǎng)60將不包括在孔屑73的孔83的平面以上突起的纖維。沒有纖維在的孔屑73方向上突入到孔83中或突穿所述孔。
[0042]與本文所述的其它3-D元件62不同，孔屑73僅部分地連接到孔Pa的周邊。在一個實(shí)施例中，Pa等于約孔直徑d乘以π?？仔?3沿孔周邊Pa的一部分在連接段CS處附接。這使得孔屑73能夠比如下3-D元件62更自由地在更多方向上移動，所述元件圍繞整個周邊或沿孔周邊在兩個或更多個連接段處附接。連接段CS可相對于縱向位于孔Pa的周邊的任何部分上。連接段CS為整個孔周邊Pa的小于約50%，小于約40%，小于約30%，小于約20%，或小于約10%。隨著連接段CS的長度變得越來越短，孔屑73可更容易地鉸接、移動、彎曲、或圍繞其連接段CS旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，孔屑73可圍繞連接段CS鉸接。
[0043]3-D元件可包括每孔83 —個孔屑73或每孔83多于一個孔屑73。在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，存在每孔83 —個孔屑73?？?3可與纖維網(wǎng)表面76齊平，或其可高出纖維網(wǎng)表面76的平面，諸如呈坑的形式(例如，圖2D)。因此，孔83可具有高度Ha。如圖6所示，孔屑73通常將具有至少30微米，或至少65微米，或至少100微米，至少200微米，至少300微米，至少400微米，至少500微米，至少600微米，或至少700微米的長度L。(當(dāng)從其連接段延伸時)?；蚩仔?73 可具有至多 7.5cm, 5cm, 2.5cm, 2cm, 1.5cm, lcm, 0.5cm, 0.lcm,或至多
0.08cm的更大長度L。?；蚩仔?3可具有為至少兩倍，三倍，四倍，或至多十倍的孔83的直徑d的長度L。?？仔?3的厚度T?？裳乜仔?3的長度L。有變化?？仔?3的寬度可寬于，窄于，或類似于連接段CS長度。孔屑73的寬度W。可在孔屑73的1/2長度L。處測量?？仔?3具有縱橫比ARc=Lc/ffc0 AR?？纱笥?.5,0.75，1，1.5，2，3或4。隨著該纖維網(wǎng)的孔屑73的縱橫比AR。的增加，該纖維網(wǎng)將變得更柔軟。孔屑73和另一個3-D元件62(其可為或可不為另一個孔屑73)的中心至中心間距是從孔屑的孔83的中心測量的。優(yōu)選地，孔屑73可沿它們的長度L。在各種點(diǎn)彎曲。
[0044]纖維網(wǎng)60上的孔屑73的數(shù)目、尺寸和分布情況可基于期望的柔軟感和視覺效果預(yù)定。形成于該纖維網(wǎng)中的3-D元件62中的至少一些，至少25%，至少50%，至少75%，至少95%，或全部均為孔屑73。為了在一次性吸收制品或包裝中應(yīng)用諸如頂片、底片或防粘紙包裹物，可期望孔屑73僅從纖維網(wǎng)60的一個表面突出。因此，當(dāng)纖維網(wǎng)60用作一次性吸收制品中的頂片時，纖維網(wǎng)60可被取向成使得孔屑73被皮膚接觸以便產(chǎn)生較好的柔軟印象。在其它實(shí)施例中，將期望在纖維網(wǎng)60的第一表面76和第二表面78上均具有孔屑73。就吸收制品中所用的纖維網(wǎng)而言，此類新結(jié)構(gòu)可包括提供纖維網(wǎng)單個部分的那些，該纖維網(wǎng)在纖維網(wǎng)上的預(yù)定位置中具有多種特性(諸如改善的柔軟性、流體處理、或其它特性)。孔屑73通常不具有與它們的孔83相同的面積，因此將不會成為良好的單向閥。
[0045]孔屑73通常將包括如下至少一部分，所述至少一部分相對于前體纖維網(wǎng)50的厚度表現(xiàn)出至少25%，至少50%，或至少75%的薄化?？仔?3通常將包括如下至少一部分，所述至少一部分相對于圍繞孔屑73的著陸區(qū)域的厚度表現(xiàn)出至少25%，至少50%，至少75%，或至少85%的薄化。在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，孔屑73包括如下至少一部分，所述至少一部分相對于圍繞孔屑73的著陸區(qū)域的厚度表現(xiàn)出至少75%的薄化。為了獲得期望的纖維網(wǎng)柔軟性，可使薄化最大化以獲得長且窄的孔屑73。來源于孔屑73的纖維網(wǎng)60的厚度變化極小(然而，坑型孔83可改變纖維網(wǎng)60的厚度)。孔屑73可不明顯地改變該纖維網(wǎng)的整體厚度(如果有的話)的一個原因是由于孔屑73可平貼在纖維網(wǎng)60上(例如，接觸該纖維網(wǎng)或平行于它)而不是垂直于纖維網(wǎng)60立起。這可歸因于經(jīng)歷進(jìn)一步加工(例如，折疊、包裝)的孔屑73和/或纖維網(wǎng)60的薄且脆的性質(zhì)。孔屑73的至少一部分(除了連接段部分以外)可接觸纖維網(wǎng)60 ;例如，吸收制品可包括頂片，所述頂片包括平貼頂片的接觸身體的表面的孔屑。
[0046]可最優(yōu)化離散的3-D元件62的“面積密度”，所述面積密度為第一表面76的每單位面積上的離散的3-D元件62的數(shù)目，并且纖維網(wǎng)60可包括約200至約3，000 ;或約200至約10，000 ;約220至8，000 ;約240至約6，000 ;約300至約5，000 ;或約350至約3，000個離散的3-D元件62/平方厘米?；蚶w維網(wǎng)60可包括約0.1至約10，000，4至約10，000，約95至約10，000，約240至約10，000，約350至約10，000，約500至約5，000，或約700至約3，000個離散的3-D元件62/平方厘米。一般來講，當(dāng)該纖維網(wǎng)用作例如頂片時，可最優(yōu)化中心至中心間距以獲得足夠的觸覺印象，同時最小化離散的3-D元件62之間的截留材料，諸如流體。相鄰離散的3-D元件62之間的中心至中心間距C可小于約800微米或大于約800微米。其它可接受的中心至中心間距為約30微米至約700微米，約50微米至約600微米，約100微米至約500微米,或約150微米至約400微米。其它可接受的中心至中心間距為約30微米至約32，000微米，約100微米至約5，000微米，約150微米至約1，000微米，約150微米至約600微米，或約180微米至約500微米。
[0047]除了第一離散的3-D元件62以外，還可產(chǎn)生具有第二離散的3_D元件74和/或第三離散的3-D元件75的第二纖維網(wǎng)80，如下文所述且如圖7所示。所述各種3-D元件62，74，75可為相同的、類似的、不同的、或它們的組合。第二離散的3-D元件74和/或第三離散的3-D元件75可與第一離散的3-D元件62相鄰、在它們之間、或至少部分地與它們重疊而形成。它們可在纖維網(wǎng)的各個側(cè)面上形成。所述3-D元件的位置可變化一例如，在該纖維網(wǎng)的中間、周邊、多個區(qū)中等。第一離散的3-D元件62、第二離散的3-D元件74、和/或第三3-D元件75可為各種尺寸，并且具有各種開口遠(yuǎn)端和閉合遠(yuǎn)端的組合。在一個實(shí)施例中，第一離散的3-D元件62和第二離散的3-D元件74具有閉合遠(yuǎn)端68，而第三離散的3-D元件75具有開口遠(yuǎn)端。在一個實(shí)施例中，成型纖維網(wǎng)80包括呈孔屑73形式的第一離散的3-D元件，呈宏觀圓錐74形式的第二 3-D元件、呈簇75形式的第三3-D元件、以及不具有3-D元件的區(qū)域。孔屑73可形成于纖維網(wǎng)60的第一或面向身體表面76上；宏觀圓錐74可形成于纖維網(wǎng)80的第二或非面向身體表面78上；并且簇75可形成于纖維網(wǎng)80的第一表面76上。孔屑73可為位于整個纖維網(wǎng)60上的微觀紋理，而宏觀圓錐74可為位于該纖維網(wǎng)的中心區(qū)域中的宏觀紋理，并且簇75可為位于周邊區(qū)域中的宏觀紋理。US2010/0036338A1提供了其它纖維網(wǎng)，它們可與孔屑73組合。
[0048]成形結(jié)構(gòu)
[0049]該成形方法可經(jīng)由如下設(shè)備來執(zhí)行，所述設(shè)備包括一對剛性配合的成形結(jié)構(gòu)，諸如圖8-10所示的那些。成形結(jié)構(gòu)可包括輥、板、帶、套等、或它們的組合。合適的成對的成形結(jié)構(gòu)101包括但不限于:在它們之間限定輥隙的一對反轉(zhuǎn)輥、一對板和一對帶。在一個實(shí)施例中，如圖8所示，成對的配合的成形結(jié)構(gòu)101是一對反轉(zhuǎn)輥102，103，它們在縱向MD上接合。使用具有輥的成形設(shè)備在連 續(xù)方法情況下可為有益的，尤其是在那些其中工藝的速度受關(guān)注的情況下更是如此。在另一個實(shí)施例中，如圖9所示，成對的配合的成形結(jié)構(gòu)101是一對反轉(zhuǎn)輥104，105，它們與縱向MD成一角度AA接合。在另一個實(shí)施例中，如圖10所示，成對的配合的成形結(jié)構(gòu)101是一對板106，107。在另一個優(yōu)選的實(shí)施例中，成對的配合的成形結(jié)構(gòu)可包括環(huán)形帶。參見圖10、11A和11B，在本公開的方法中使用的各個成形結(jié)構(gòu)110，120 (或附加紋理化步驟的任何附加成形結(jié)構(gòu)210，220)包括多個成形元件10。如本文所用，“成形結(jié)構(gòu)” 一般是指能夠賦予纖維網(wǎng)紋理的結(jié)構(gòu)。如本文所用，“成形元件” 一般是指為纖維網(wǎng)提供紋理的元件；成形元件的類型包括離散的突起、離散的空隙、連續(xù)的空隙、或它們的組合。成形元件可在形狀、尺寸、銳度、漸縮、縱橫比、和/或中心至中心間距上不同。在單個成形結(jié)構(gòu)上可存在一種類型或多種類型的成形元件10。一般來講，一對配合的成形結(jié)構(gòu)包括至少兩種類型的成形元件。例如，第一成形結(jié)構(gòu)110可包括空隙30，而第二成形結(jié)構(gòu)120可包括突起20。作為另外一種選擇，第一成型結(jié)構(gòu)110和第二成形結(jié)構(gòu)120可具有相同類型的成形元件10 ;例如，成形結(jié)構(gòu)110，120均可包括突起20和空隙30，如圖1lA和IlB所示。在如圖1lB所示的實(shí)施例中，在相鄰的突起20之間的間距作為空隙30。如本文結(jié)構(gòu)或區(qū)域所用，術(shù)語“鄰近”是指靠近或接近，并且不彼此接觸。
[0050]如圖12所示，第一成形結(jié)構(gòu)110和第二成形結(jié)構(gòu)120中任一個或兩個的成形元件10可包括突起20或空隙30，它們選自離散的突起22 (例如柱24或齒26)、脊28、離散的空隙32 (例如孔34或凹陷36)、連續(xù)空隙38、溝槽39、或它們的組合。成形結(jié)構(gòu)110，120還可包括完全圍繞成形元件10的棱40。成形結(jié)構(gòu)110，120的成形元件10可具有比在常規(guī)的紋理化或壓花方法中的成形結(jié)構(gòu)110，120上所用的典型圖案相對較小的尺寸。本公開的方法甚至在不加熱纖維網(wǎng)以及甚至高速情況下也能夠生產(chǎn)出如下纖維網(wǎng)60，它們包括具有薄化遠(yuǎn)端66和/或側(cè)壁70的相對較高的縱橫比的3-D元件62。
[0051]圖13示出了本文所述的兩種示例性類型的離散的空隙32即孔34和凹陷部36之間的區(qū)別。如本文所用，“孔34”是指不包括限制開口深度的底部表面的成形結(jié)構(gòu)110，120中的開口。與此相比，如本文所用，“凹陷36”是指具有限制開口深度小于成形結(jié)構(gòu)110，120的厚度的底部表面或谷31的成形結(jié)構(gòu)110，120中的開口。谷31可為例如多孔的或無孔的。谷31可包括開口，所述開口具有小于凹陷36的直徑的寬度，所述直徑通過允許空氣穿過凹陷36而使凹陷36通氣。例如，谷31開口可具有小于前體纖維網(wǎng)50厚度的寬度。谷31可為平坦的、圓形的、或尖的。
[0052]如本文所用，“溝槽39”是橫截面為非圓形的空隙30，其具有大于寬度的長度并且其尺寸設(shè)定成包括一個或多個突起20。溝槽39的長度可與縱向MD或橫向CD對齊，或者與縱向或橫向或它們的組合彎曲成某一角度。重新參見圖9，成對的彎曲輥104包括溝槽39。在某些實(shí)施例中，溝槽是彎曲的，這意味著它們與縱向成5°至85°、15°至75°、25°至65°、或45°的角度AA來運(yùn)行。取決于纖維網(wǎng)60的用途，與縱向MD傾斜成一角度的接合成形輥能夠形成具有較大強(qiáng)度和/或柔軟性的結(jié)構(gòu)(以及與如果它僅為縱向?qū)R時的情況不同的視覺外觀)。
[0053]成形結(jié)構(gòu)110，120可為固體輥，或者具有25至25，000微米，或100至5，000微米的厚度?？障?0可具有10至500微米，或25至5000微米，或甚至更大的深度?？障?0的深度應(yīng)當(dāng)至少與最高突起20 —樣高。優(yōu)選地，空隙30具有為至少三倍的纖維網(wǎng)的總厚度的深度?？?4的深度對應(yīng)于成形結(jié)構(gòu)110，120的厚度，因為孔34不具有限制其深度的底部表面。
[0054]成形結(jié)構(gòu)110，120的纖維網(wǎng)接觸表面上的空隙30的周邊可具有直邊或可具有曲率半徑，所述曲率半徑從成形結(jié)構(gòu)110，120的纖維網(wǎng)接觸表面測量到空隙30中。曲率半徑可為O至2000微米，優(yōu)選地O至25微米，還更優(yōu)選地2至25微米。在一個實(shí)施例中，使用通常稱作斜面的成角度的錐形。在一個實(shí)施例中，使用直邊和半徑的組合。
[0055]空隙30具有至少一個直徑，其對于一般的圓柱形結(jié)構(gòu)為內(nèi)徑。例如，離散的空隙32可采用橢圓形狀，而連續(xù)的空隙38可采用溝槽39的形狀；每個空隙均具有兩個直徑，一個為長度方向上的直徑并且另一個為寬度方向上的直徑?？障?0的直徑可將尺寸設(shè)定成包括一個或多個突起。圖14A-D示出空隙30和突起20的示例性組合。在成形結(jié)構(gòu)110，120的接合位置140，在突起20與空隙30之間有一個側(cè)壁間隙42和一個末端至谷的間隙44。空隙直徑取決于一個或多個突起的直徑(或不一致的和/或非圓柱形的空隙的寬度)加上側(cè)壁間隙。每個空隙30可具有40至2，000微米，50至500微米，65至300微米，75至200微米，或10至5000微米，50至5000微米，500至5000微米，或800至2，500微米的直徑?；蚩障?0直徑可甚至更大，諸如至多2.5cm。空隙30的直徑可為恒定的、隨著深度的增加而減小、或隨著深度的增加而增加。例如，空隙30可具有第一深度處的第一直徑和深于第一深度的第二深度處的第二直徑。第一直徑可大于第二直徑，即，向內(nèi)漸縮?；虻诙睆娇纱笥诘谝恢睆?，即，向外漸縮。
[0056]空隙30的側(cè)壁可為完全豎直的、漸縮的、彎曲的、或者側(cè)壁可包括它們的組合。在一個實(shí)施例中，空隙30具有漸縮的側(cè)壁。在一個實(shí)施例中，具有向內(nèi)漸縮的側(cè)壁將通常具有0°至50°、2°至30°，或5°至25°的漸縮角度。在另一個實(shí)施例中，空隙的側(cè)壁包括豎直和彎曲側(cè)壁的組合。
[0057]在一個成形結(jié)構(gòu)110，120上的突起20可具有不同的高度或基本上相同的高度。突起20可具有100微米至2，000微米，至少500微米，至少700微米，至少900微米，或至少
I,100微米的高度?；蛘?，突起20可具有至多7.5cm, 5cm, 2.5cm,至多2cm,至多1.5cm,至多1cm，至多0.5cm，或至多0.1cm的更大高度。優(yōu)選地，突起20具有為至少三倍的纖維網(wǎng)的總厚度的高度。突起20可具有直徑，就大致圓柱形結(jié)構(gòu)而言，所述直徑為外徑。就突起20的非均勻橫截面、和/或非圓柱形結(jié)構(gòu)而言，將直徑dp測量為突起20的在突起20的1/2高度hp處的平均橫截面尺寸，如圖14A所示。突起20可具有10微米至770微米，50微米至600微米，50微米至500微米，65微米至400微米，或75微米至300微米的直徑dp?；蛲黄?0可具有至多2.5cm,至多2cm,至多1.5cm,至多l(xiāng)cm,至多0.5cm,至多0.1cm,或至多0.08cm的更大直徑dp。
[0058]各種突起形狀如圖15A-H所示。成形結(jié)構(gòu)110，120的突起20可具有遠(yuǎn)端或末端21，它們是平坦的、圓形的或尖的，這取決于是否期望產(chǎn)生具有三維元件(“3-D元件”)62的纖維網(wǎng)60，這些元件具有遠(yuǎn)端66，所述遠(yuǎn)端為開口的或開孔的67 (需要成形結(jié)構(gòu)110上的較尖的突起)或閉合的68 (需要成形結(jié)構(gòu)110上的較圓的突起)。不太尖的或圓的突起末端21可導(dǎo)致3-D元件62的側(cè)壁70較多的側(cè)面薄化并且甚至破裂形成側(cè)面開口或孔71。在一些實(shí)施例中，成形結(jié)構(gòu)110，1`20的突起20的末端21是圓形的并且具有某個末端半徑，例如5至300微米，10至150微米，15至100微米，20至75微米，或30至60微米的末端半徑。
[0059]突起20的側(cè)壁可為完全豎直的、漸縮的、彎曲、或它們的組合。漸縮的側(cè)壁也可允許纖維網(wǎng)60在成形之后更容易地與成形結(jié)構(gòu)110，120分離。在一個實(shí)施例中，側(cè)壁將通常具有0°至50°、2°至30°、或5°至25°的漸縮角度。在其它實(shí)施例中，突起20可為球形的、橢圓形的、或雪人形的(沿著突起20的高度具有不同的或變化的直徑)。在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，突起20包括具有較小半徑的末端21和具有較陡漸縮角度的側(cè)壁。
[0060]單個成形結(jié)構(gòu)110，120的成形元件10可具有變化的幾何形狀，例如突起20的高度和空隙30的深度，或者二者的組合。例如，成形元件10能夠逐漸增加高度或者在幾十或幾百相鄰?fù)黄?0的范圍內(nèi)增加高度，這可能導(dǎo)致纖維網(wǎng)60具有不同高度的離散的3-D元件62?？烧{(diào)節(jié)成形結(jié)構(gòu)110，120的其它結(jié)構(gòu)以在纖維網(wǎng)60的離散的3-D元件62中形成梯度特性，所述成形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生離散的3-D元件62的對應(yīng)結(jié)構(gòu)。如圖16所示，成形結(jié)構(gòu)110，120可包括成形元件10的面積密度梯度。
[0061]圖17A-C示出成形結(jié)構(gòu)110，120上突起20對空隙30的不同比率。在一些實(shí)施例中，突起20和空隙30相對于彼此的尺寸設(shè)定為允許配合的以成功地產(chǎn)生本發(fā)明的纖維網(wǎng)60。突起20對空隙30的比率可為1:1，使得每個突起20具有對應(yīng)的空隙30，如圖17A所示。或者，突起20對空隙30的比率可小于1: 1，使得存在額外的空隙30，其不匹配突起20，如圖17B所示。額外的空隙30可簡化兩個配合的成形結(jié)構(gòu)的對齊。或者，突起20對空隙30的比率可大于1:1,例如兩個、三個、四個、或更多個突起20可設(shè)定尺寸以與僅有的一個空隙30配合，如圖17C所示。突起20對空隙30的比率可在至少約1:1，至少約100:1，至少約10，000:1，或者甚至更大的范圍內(nèi)，例如當(dāng)多個離散突起22與一個連續(xù)空隙38配合時，如圖8所示。在其它實(shí)施例中，突起20不需要配合空隙30，但是能夠與在其它突起20之間的空隙30間距配合。例如，圖1lA和IlB示出一對成形結(jié)構(gòu)101，其中兩個成形結(jié)構(gòu)110，120是包括突起20的輥，在形成空隙30之間具有間距。在這個實(shí)施例中，對準(zhǔn)在每個輥108，109上的突起20，它們由此接合。
[0062] 在某些實(shí)施例中，突起20的形狀模擬空隙30的形狀。例如，突起20和空隙30可一般均為圓柱形并漸縮，并且可具有匹配的或不同的漸縮角度?；蛘?，在某些實(shí)施例中，突起20的形狀不模擬空隙30的形狀。例如，突起20可為圓形，而空隙30可為正方形或橢圓形。成形結(jié)構(gòu)110，120的成形元件10可具有多種不同的橫截面形狀，諸如大致柱狀或非柱狀形狀，包括圓形、橢圓形、沙漏形、星形、多邊形等、以及它們的組合。多邊形橫截面形狀包括但不限于矩形、三角形、六邊形、或梯形。
[0063]一般來講，成形結(jié)構(gòu)110，120對于它們的給定部分將包括至少約200，至少約220 ；約240至約10，000 ;約300至約5，000 ;或約350至約3，000個成形元件10/平方厘米?；蛘撸尚谓Y(jié)構(gòu)110，120對于它們的給定部分將包括至少約0.1至約10，000 ；4至約10，000 ；約95至約10，000 ;約240至約10，000 ;約350至約10，000 ;約500至約5，000 ;或約700至約3，000個成形元件10/平方厘米。本發(fā)明的一個目的是在前體纖維網(wǎng)50和成形結(jié)構(gòu)110，120之間存在足夠的纖維網(wǎng)張力和/或摩擦以允許形成纖維網(wǎng)60。纖維網(wǎng)50在成形期間通過縱向、橫向、與縱向所成角度、或它們的組合上的纖維網(wǎng)張力和/或摩擦保持在原位。
[0064]參見圖10，相鄰?fù)黄?0具有中心至中心間距C，可對其進(jìn)行控制以控制所得離散的3-D元件62的間距。在相鄰?fù)黄?0之間的中心至中心間距可相同或不同?？山邮艿闹行闹林行拈g距小于約800微米(即，微觀)或大于約800微米(即，宏觀)。其它可接受的中心至中心間距為約30微米至約700微米，約50微米至約600微米，約100微米至約500微米，或約150微米至約400微米。其它可接受的中心至中心間距為約30微米至約32，000微米，約100微米至約5，000微米，約150微米至約1，000微米，約150微米至約600微米，或約180微米至約500微米。在一些實(shí)施例中，至少一個突起28與其鄰近突起20中的至少三個，至少四個，或至少五個具有小于約800微米的中心至中心間距?；虺尚谓Y(jié)構(gòu)上的突起20中的至少25%，至少50%，至少75%，至少95%，或全部與它們的鄰近突起20中的至少三個，至少四個，或至少五個具有小于約800微米中心至中心間距?；蛑辽僖粋€突起28與其鄰近突起20中的至少三個，至少四個，或至少五個具有大于約800微米的中心至中心間距?；虺尚谓Y(jié)構(gòu)上的突起20中的至少25%，至少50%，至少75%，至少95%，或全部與它們的鄰近突起20中的至少三個，至少四個，或至少五個具有大于約800微米的中心至中心間距。
[0065]成形元件10可在縱向、橫向、或與縱向或橫向成一角度的方向上對齊。成形元件10可被布置成隨機(jī)陣列或非隨機(jī)陣列。非隨機(jī)陣列的例子包括矩形、六邊形、正方形、以及它們的組合?？稍O(shè)計成形元件10的陣列以提高纖維網(wǎng)60的強(qiáng)度，例如，通過最小化縱向上的對齊，這將提高橫向強(qiáng)度?？稍O(shè)計成形元件10的陣列以最大化撕裂纖維網(wǎng)60的簡易度，例如，利用鋸齒狀的或直線的對齊。
[0066]在某些實(shí)施例中，一部分成形結(jié)構(gòu)110，120可包括如上所述成形元件10的面積密度，而成形結(jié)構(gòu)110，120的其它部分可不包括成形元件10，如圖16所示。無成形元件10的成形結(jié)構(gòu)110，120的區(qū)域可定位在不同的徑向距離或在不同的水平面中。在其它實(shí)施例中，成形結(jié)構(gòu)110，120的成形元件10可定位在不同的徑向距離或在成形結(jié)構(gòu)110，120的不同水平面中。位于成形結(jié)構(gòu)110，120的不同的水平面中的不具有成形元件10的部分和/或具有成形元件10的部分可呈具體圖案或設(shè)計的形式，諸如花、鳥、條帶、波紋、卡通人物、徽標(biāo)等形式，以便纖維網(wǎng)60將具有如下的部分，其相對于纖維網(wǎng)的其余部分在視覺上突顯出來、和/或當(dāng)觸摸時具有不同的手感。例如，纖維網(wǎng)60可包括非成型部分，其在視覺上突顯出來、和/或具有與成型部分不同的手感，諸如US5，158，819所述。無成形元件10的成形結(jié)構(gòu)110，120的部分不將具有成形元件10的成形結(jié)構(gòu)110，120部分中相鄰成形元件的中心至中心間距要求作為因素計算在內(nèi)。例如，如果具有成形元件的兩個部分被不具有成形元件的第三部分分開，則不認(rèn)為源自第一部分的成形元件是鄰近于源自第二部分的成形元件；僅每個部分內(nèi)的成形元件被認(rèn)為是彼此鄰近的。
_7] 用于制備成型纖維網(wǎng)的方法
[0068]一種用于制備成型纖維網(wǎng)的方法包括如下成形步驟，其中使前體纖維網(wǎng)移動穿過位于一對配合的成形結(jié)構(gòu)之間的變形區(qū)。每個成形結(jié)構(gòu)包括成形元件如突起和空隙。所得纖維網(wǎng)包括多個離散的三維元件(“3-D元件”)。該方法也可包括如下附加成形步驟，其中使纖維網(wǎng)移動穿過位于第二對配合的成形結(jié)構(gòu)之間的至少一個其它變形區(qū)。所得纖維網(wǎng)包括由第一成形步驟賦予的多個離散的3-D元件、以及由第二成形步驟賦予的那些元件，從而提供復(fù)合纖維網(wǎng)。第二離散的3-D元件可從該纖維網(wǎng)的第一側(cè)面或第二側(cè)面延伸，可處在與第一 3-D元件相同或類似的位置，可放置在第一 3-D元件之間以增加面積密度，或可為與第一 3-D元件相比更大或更小或相同的尺寸，例如，可形成具有微觀紋理以及宏觀紋理的纖維網(wǎng)。
[0069]一種合適的方法包括至少一對配合的成形結(jié)構(gòu)101。成形結(jié)構(gòu)可包括輥、板、帶、套等、或它們的組合。合適的成對的成形結(jié)構(gòu)101包括但不限于:在它們之間限定輥隙的一對反轉(zhuǎn)棍、一對板、一對帶等。
[0070]如果成形結(jié)構(gòu)110，120的配合對101均包括突起20和空隙30，則離散的3_D元件62可形成于從與如下表面相對的纖維網(wǎng)60的表面延伸出的纖維網(wǎng)60中，從所述表面形成由成形結(jié)構(gòu)110，120的空隙30所形成的離散的3-D元件62。參見例如圖1lA和11B。因此，可產(chǎn)生雙側(cè)面的纖維網(wǎng)60，其在纖維網(wǎng)60的每個側(cè)面上具有不同圖案或尺寸的3-D元件62。取決于由成形設(shè)備產(chǎn)生的應(yīng)變、以及成形結(jié)構(gòu)110，120的空隙30和任選的柱24的幾何形狀，纖維網(wǎng)60的離散的3-D元件62可具有開口的或開孔的遠(yuǎn)端67 ；閉合遠(yuǎn)端68 ；開口的或開孔的側(cè)壁71、閉合側(cè)壁72、或孔屑73。此外，雙側(cè)面纖維網(wǎng)60的一個側(cè)面上的3-D元件62的尺寸、形狀、和面積密度還可獨(dú)立于雙側(cè)面纖維網(wǎng)60的另一個側(cè)面受到控制。
[0071]如圖18所示，用于形成纖維網(wǎng)60的方法100包括從第一供料輥112移動前體纖維網(wǎng)50穿過一對配合的成形結(jié)構(gòu)101至回繞輥122。成對的成形結(jié)構(gòu)101包括第一成形結(jié)構(gòu)110和第二成形結(jié)構(gòu)120，它們在變形區(qū)130處配合。在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，至少第一成形結(jié)構(gòu)110包括空隙30并且至少第二成形結(jié)構(gòu)120包括突起20。使前體纖維網(wǎng)50移動穿過所述兩個成形結(jié)構(gòu)之間的變形區(qū)130，其中第二成形結(jié)構(gòu)120上的突起配合或接合第一成形結(jié)構(gòu)上的空隙。成形結(jié)構(gòu)110，120在接合位置140處接合并具有接合深度DOE，其中在突起20和空隙30之間存在可接受的側(cè)壁間隙42和末端至谷的間隙44，例如，如圖14A-D所示。在接合位置140，至少主要的接合空隙和突起通過約30微米至約300微米的側(cè)壁間隙42和大于30微米的末端至谷的間隙44彼此分開。通常限定突起20的側(cè)壁角度，使得當(dāng)成形結(jié)構(gòu)接合時，存在足夠的纖維網(wǎng)間隙，并且纖維網(wǎng)不被成形結(jié)構(gòu)剪切(其中纖維網(wǎng)部分相對于其它部分滑走)或夾住。輥110，120可按與纖維網(wǎng)被喂送穿過輥之間的輥隙時的速度基本上相同的速度旋轉(zhuǎn)；或它們可按大于或小于纖維網(wǎng)被喂送穿過輥之間的輥隙時的速度的速度旋轉(zhuǎn)。
[0072] 在變形區(qū)130中對前體纖維網(wǎng)50所施加的力足以導(dǎo)致前體纖維網(wǎng)50適形于成形元件10以形成具有離散的3-D元件62的纖維網(wǎng)60。前體纖維網(wǎng)50對成形元件10的適形可為部分的、基本的、或完全的適形(除非發(fā)生破裂)，這取決于纖維網(wǎng)50、在纖維網(wǎng)50上誘發(fā)的應(yīng)變、溫度和成形結(jié)構(gòu)110，120的形貌特征。
[0073]該方法可任選地與其它方法組合以進(jìn)一步操縱纖維網(wǎng)60。例如，如圖19所示，纖維網(wǎng)60可穿過至少第二變形區(qū)230以形成第二成型纖維網(wǎng)80?？稍谌魏螘r間將附加的纖維網(wǎng)引入該方法。在變形區(qū)230中對第一纖維網(wǎng)60所施加的力足以導(dǎo)致第一纖維網(wǎng)60適形于第二成形元件12，以形成第二成型纖維網(wǎng)80，其具有第二離散的3-D元件74和/或第三3-D元件75以及第一離散的3-D元件62 (或它們的一些變形的變型)。圖7所示的第三3-D元件75是根據(jù)US2006/0087053A1制備的。第一纖維網(wǎng)60對附加成形元件的適形可為部分的、基本的、或完全的適形，這取決于纖維網(wǎng)60、在纖維網(wǎng)60上誘發(fā)的應(yīng)變、溫度、和成形結(jié)構(gòu)210，220的形貌特征。可使用第一對成形結(jié)構(gòu)101和第二對成形結(jié)構(gòu)201來產(chǎn)生圖案的陰影效果，所述成形結(jié)構(gòu)具有無成形元件10并控制第一纖維網(wǎng)60的位置的對齊部分。
[0074]第二對配合的成形結(jié)構(gòu)210，220可包括與第一成形結(jié)構(gòu)和第二成形結(jié)構(gòu)分開的第三成形結(jié)構(gòu)和第四成形結(jié)構(gòu)。如圖19所示，兩個變形區(qū)、或輥隙130，230間距上是分開的。作為另外一種選擇，第二變形區(qū)230可由第三成形結(jié)構(gòu)210形成(如果它與第一成形結(jié)構(gòu)110或第二成形結(jié)構(gòu)120中的任一個套疊或配合的話)。例如，在如圖20A所示的方法300中，成形結(jié)構(gòu)110，210可與在平面排列中的成形結(jié)構(gòu)120配合。成形結(jié)構(gòu)110，210具有至少一些相似尺寸和/或陣列的成形元件10，從而與第二成形結(jié)構(gòu)120配合。如果纖維網(wǎng)60仍在相同成形結(jié)構(gòu)/突起20上對準(zhǔn)，如圖20A所示，則第二變形區(qū)230可產(chǎn)生較大的纖維網(wǎng)60對至少一些成形元件10 (遍布各處或者在某些位置)的適形角度。如果纖維網(wǎng)60不在相同成形結(jié)構(gòu)/突起上配準(zhǔn)，如圖20B的套疊排列所示，則第二變形區(qū)230或第三變形區(qū)330可用較便宜的加工方式并以較快的生產(chǎn)線速度來增加離散的3-D元件的面積密度，并且產(chǎn)生具有從纖維網(wǎng)的兩個側(cè)面延伸出的3-D元件的纖維網(wǎng)80。例如，參見授予Orr的、代理人案卷號12089R、與本專利申請相同的日期提交的美國專利申請12/879，567和美國專利申請序列號_ (待定)_，“Method for Deforming a Web”。
[0075]盡管不受理論的束縛，但據(jù)信可調(diào)節(jié)一些因素諸如前體纖維網(wǎng)50 ;突起20和空隙30的形狀、尺寸、種類、和中心至中心間距；在前體纖維網(wǎng)50上誘發(fā)的應(yīng)變；溫度；和成形結(jié)構(gòu)110，120的形貌特征；以及所述施加的應(yīng)變以生產(chǎn)出期望的纖維網(wǎng)60，其在纖維網(wǎng)60的一個或兩個側(cè)面上具有例如離散的3-D元件62,所述元件具有閉合的或開口的遠(yuǎn)端66或閉合的或開口的側(cè)壁70等，從而獲得前體纖維網(wǎng)50和第一纖維網(wǎng)60的永久性變形以分別形成第一纖維網(wǎng)60和第二纖維網(wǎng)80，所施加的應(yīng)變一般足以拉伸所述前體超過其屈服點(diǎn)?？赏ㄟ^改變這些成形結(jié)構(gòu)之間的接合深度來誘導(dǎo)不同水平的應(yīng)變。在一個實(shí)施例中，孔屑在較高接合深度和/或較高溫度下形成。
[0076]當(dāng)期望微觀紋理纖維網(wǎng)時，本文所公開的方法允許使用在相鄰成形元件之間具有較窄的中心至中心間距以及較高的成形元件面積密度的剛性成形結(jié)構(gòu)，從而生產(chǎn)出在相鄰離散3-D元件之間具有較小標(biāo)度的間距以及高密度離散3-D元件的微觀紋理纖維網(wǎng)。以前將剛性成形結(jié)構(gòu)設(shè)計為與具有較大面積密度的成形元件且相鄰元件之間間距較小的成形結(jié)構(gòu)相比，具有更少的成形元件且相鄰元件之間的間距更寬，因為它們成本更低廉并且更容易制造，同時顯著延長了使用壽命。存在用于制備微觀紋理纖維網(wǎng)的方法，這些方法結(jié)合剛性結(jié)構(gòu)使用適形材料諸如水、橡膠、和空氣；然而，迄今為止，兩個剛性配合的成形結(jié)構(gòu)尚不能夠產(chǎn)生具有此類小標(biāo)度的微觀紋理纖維網(wǎng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用成形結(jié)構(gòu)技術(shù)如在US7, 655, 176中公開的那些形成本發(fā)明的兩個剛性配合的成形結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生對于本發(fā)明的方法來說高速更新的模具。目前，在多對剛性配合的成形結(jié)構(gòu)上形成小長度尺度的突起和空隙是可能的。
[0077]該方法可具有相對短的保壓時間。保壓時間是指施加到前體纖維網(wǎng)50或第一纖維網(wǎng)60的給定部分上的應(yīng)變時間量，通常指前體纖維網(wǎng)50或第一纖維網(wǎng)60的給定部分定位在變形區(qū)，或在成對的成形結(jié)構(gòu)101，201，301之間的輥隙130，230，330中消耗的時間量。應(yīng)變通常被施加到前體纖維網(wǎng)50或第一纖維網(wǎng)60上不到約5秒，不到I秒，不到0.5秒，不到0.1秒，不到0.01秒，或者不到0.005秒的保壓時間。例如，保壓時間可為0.5毫秒至50毫秒。應(yīng)變可在第一變形區(qū)130的第一保壓時間期間施加到前體纖維網(wǎng)50上，并且應(yīng)變可在第二變形區(qū)230的第二保壓時間期間施加到第一纖維網(wǎng)60上。第一保壓時間和第二保壓時間可基本上相等或可以不同。即便使用此類相對短的保壓時間，也可生產(chǎn)出本文所述的具有期望的結(jié)構(gòu)特征的纖維網(wǎng)。因此，本公開的方法使得能夠高速地生產(chǎn)纖維網(wǎng)。在其它實(shí)施例中，方法可具有相對長的保壓時間，諸如US2008/0224351中描述的用于漸增地拉伸纖維網(wǎng)的方法。
[0078]前體纖維網(wǎng)50或第一纖維網(wǎng)60可按至少0.01米/秒，至少I米/秒，至少5米/秒，或至少10米/秒的速率在第一成形步驟和第二成形步驟之間喂入。其它合適的速率包括例如至少0.01,0.05,0.1,0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10米/秒。將前體纖維網(wǎng)50喂入第一對成形結(jié)構(gòu)101之間的速率可與將第一纖維網(wǎng)60喂入第二對成形結(jié)構(gòu)201之間的速率基本上相同或不同。
[0079]該方法的任何或每個成形步驟可在環(huán)境溫度下實(shí)施，這意味著不有意地向成形結(jié)構(gòu)和/或纖維網(wǎng)施加熱量。然而，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到熱量可由于前體纖維網(wǎng)50的高應(yīng)變而產(chǎn)生。因此，可冷卻成形結(jié)構(gòu)以便將工藝條件保持在期望的溫度諸如環(huán)境溫度。該方法的任何或每個成形步驟也可在具有升高的溫度的纖維網(wǎng)上實(shí)施。例如，纖維網(wǎng)的溫度可低于前體纖維網(wǎng)50的熔點(diǎn)。例如，纖維網(wǎng)的溫度可至少低于前體纖維網(wǎng)50的熔點(diǎn)10°C。一般來講，方法可在101:至2001:，101:至1201:，101:至801:，或者10°C至40°C的溫度下進(jìn)行?？赏ㄟ^預(yù)熱步驟或通過主動加熱一個或兩個成形結(jié)構(gòu)來加熱纖維網(wǎng)50。所述溫度可通過例如非接觸式溫度計諸如紅外溫度計或激光溫度計來測量，測量變形區(qū)130，230處的溫度。所述溫度也可使用溫度敏感材料諸如購自Paper Thermometer Company的溫度標(biāo)貼來確定。
[0080]成型纖維網(wǎng)的用途
[0081]可按許多不同的方式來利用本發(fā)明的成型纖維網(wǎng)，諸如吸收制品的組件材料(諸如頂片、底片或防粘紙包裹物，例如，用于女性衛(wèi)生制品、尿布、或成人失禁制品)、包裝(諸如流動包裹、收縮包裹、或塑料袋)、垃圾袋、食品包裹物、擦拭物、電子組件、壁紙、衣服、窗簾、盤墊、圖書封面等。
[0082]SM
[0083]實(shí)例I
[0084]可使用平板成形結(jié)構(gòu)110，120生產(chǎn)出成型纖維網(wǎng)60。第一成形結(jié)構(gòu)110包括沿第一方向的平行連續(xù)溝槽39和平行脊28，并且沿第二方向的中心至中心間距為約520微米。脊28具有與豎直方向成約5度的漸縮角度。溝槽39具有約940微米的深度和在深度一半處約320微米的直徑。第二成形結(jié)構(gòu)120包括約320個齒26/平方厘米，齒26具有如圖21A-C所不的一般形狀。齒26被布置成矩形陣列,其具有沿第一方向約610微米的中心至中心間距和沿第二方向約520微米的中心至中心間距。齒26具有沿第一方向直的、豎直的側(cè)壁，以及沿第二方向約10度的向內(nèi)漸縮角度。齒26具有沿第一方向約610微米的高度、沿第二方向約800微米的高度，并且具有約230微米的第一直徑的矩形橫截面和在高度一半處130微米的第二直徑。末端為圓形，具有約115微米的第一半徑和約50微米的第二半徑。成形結(jié)構(gòu)110，120通過EDM線雕刻由鋁制成。使用的前體纖維網(wǎng)50為具有小正方形壓花圖案的聚乙烯膜，得自德國的RKW-Group，厚度約為18微米，基重為約17克/平方米(gsm)。
[0085]使用高速研究壓機(jī)(`HSRP)在室溫下實(shí)施該成形方法。設(shè)計HSRP (在美國專利2009/0120308中詳述)以模擬壓花前體纖維網(wǎng)50的連續(xù)生產(chǎn)線方法。操縱HSRP來模擬206mm的成形結(jié)構(gòu)110，120棍直徑。以約6m/sec的近似速率沿第一方向(平行于溝槽和脊)將前體纖維網(wǎng)50喂入1.5%預(yù)應(yīng)變狀態(tài)的成形結(jié)構(gòu)110，120之間。接合為約600微米，在該點(diǎn)側(cè)壁間隙為沿第二方向約105微米，并且末端至谷的間隙為約330微米。
[0086]圖22為SEM圖像，其示出了包括多個離散的3-D元件62的所得纖維網(wǎng)60。前體纖維網(wǎng)的細(xì)小方形壓花圖案位于表面。離散的3-D元件62主要為具有顯著的側(cè)壁和末端薄化的泡90和一些罩92的形式。離散的3-D元件62的高度為約165微米，在高度一半處的第一直徑為約220微米，并且高度一半處的第二直徑為約108微米。
[0087]實(shí)例2
[0088]可在類似于圖8所示的設(shè)備上使用圓筒形成形結(jié)構(gòu)102，103來生產(chǎn)成型纖維網(wǎng)60。兩個成形結(jié)構(gòu)均具有145mm的外徑和189mm的寬度。第一成形結(jié)構(gòu)102包括沿第一方向的平行連續(xù)溝槽39和平行脊28，并且沿第二方向的中心至中心間距為約508微米。脊28具有與豎直方向成約4.4度的漸縮角度。溝槽39具有約1，000微米的深度和在深度一半處約340微米的直徑。第二成形結(jié)構(gòu)120包括約287個齒26/平方厘米，具有如圖21A所示的一般形狀。齒26被布置成矩形陣列，其具有沿第一方向約685微米的中心至中心間距和沿第二方向約508微米的中心至中心間距。齒26具有沿第一方向直的、豎直的側(cè)壁，以及沿第二方向與豎直方向成約4.4度的向內(nèi)漸縮角度。齒26具有約1，000微米的高度和具有約305微米的第一直徑(長度)的矩形橫截面以及在高度一半處約170微米的第二直徑(寬度)。末端為圓形，具有約150微米的第一半徑和約50微米的第二半徑。成形結(jié)構(gòu)102，103由鋁機(jī)加工而成以產(chǎn)生溝槽；然后將成形結(jié)構(gòu)103進(jìn)行EDM線雕刻以產(chǎn)生齒26。所用的前體纖維網(wǎng)50為獲自Clopay Cincinnati的聚乙烯膜，其為約25微米厚并且具有約25克/平方米(gsm)的基重。
[0089]該成形方法通過在室溫下以8m/s的線速度將前體纖維網(wǎng)50喂入到成形結(jié)構(gòu)102，103的輥隙130中來進(jìn)行。以縱向(平行于溝槽39和脊28)將前體纖維網(wǎng)50喂入成形結(jié)構(gòu)102，103之間。進(jìn)料側(cè)上的纖維網(wǎng)張力為約1%至5%，即，在纖維網(wǎng)的線性彈性區(qū)域內(nèi)。出料側(cè)上的纖維網(wǎng)張力應(yīng)當(dāng)大于進(jìn)料張力以保持纖維網(wǎng)移動。出料包角為90°。剝離惰輥250定位在距離成形輥103的0.8mm處。接合為約800微米，在該點(diǎn)側(cè)壁間隙為沿第二方向約95微米，并且末端至谷的間隙為約200微米。
[0090]圖23為SEM圖像，其示出了包括多個離散的3_D元件62的所得纖維網(wǎng)60。3_D元件62為具有顯著的側(cè)壁和末端薄化的泡90、罩92和孔屑73的形式。
[0091]實(shí)例3
[0092]這個實(shí)例與實(shí)例4相同，不同的是在方法期間兩個成形結(jié)構(gòu)102，103均保持在70攝氏度而非室溫。圖24為SEM圖像，其示出了包括多個離散的3-D元件62的所得纖維網(wǎng)60。離散的3-D元件62主要為具有顯著的側(cè)壁和末端薄化的坑96和一些孔屑73的形式。
[0093]本文所公開的量綱和值不應(yīng)被理解為嚴(yán)格限于所述確切數(shù)值。相反，除非另外指明，每個這樣的量綱旨在表示所引用的值和圍繞該值功能上等同的范圍。例如，所公開的量綱“40mm”旨在表示“約40mm”。
[0094]【具體實(shí)施方式】中引用的所有文件的相關(guān)部分均以引用方式并入本文；任何文獻(xiàn)的引用均不可解釋為是對其作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。如果此書面文件中術(shù)語的任何含義或定義與以引用方式并入的文件中的所述術(shù)語的任何含義或定義相沖突，則以此書面文件中賦予所述術(shù)語的含義或定義`為準(zhǔn)。
[0095]盡管舉例說明和描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下可作出許多其它的改變和變型。因此，隨附權(quán)利要求書旨在涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的所有此類改變和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種成型纖維網(wǎng)，包括形成于其中的離散的三維元件，其中所述離散的三維元件中的至少一些包括具有對應(yīng)孔的孔屑，其中所述孔具有周邊，其中所述孔屑具有長度，其中所述孔屑沿所述孔周邊的一部分附接，所述部分形成連接段，其中所述連接段少于所述整個孔周邊的約50%，并且其中所述纖維網(wǎng)包括膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維網(wǎng)，其中所述孔屑能夠圍繞所述連接段鉸接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的纖維網(wǎng)，其中所述孔屑包含至少約30微米或至少約300微米的長度。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維網(wǎng)，其中所述孔屑能夠沿它們的長度在各個點(diǎn)處彎曲。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維網(wǎng)，其中所述成型纖維網(wǎng)由具有厚度的前體纖維網(wǎng)形成，并且其中所述孔屑包括如下至少一部分:所述至少一部分相對于所述前體纖維網(wǎng)的所述厚度薄化至少約25%。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維網(wǎng)，其中所述成型纖維網(wǎng)包括圍繞所述孔屑的著陸區(qū)域，并且其中所述孔屑包括如下至少一部分:所述至少一部分相對于圍繞所述孔屑的所述著陸區(qū)域的厚度薄化至少約25%。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)除了所述第一纖維網(wǎng)以外還包括至少第二纖維網(wǎng)，其中壓花的密封件接合所述至少兩個纖維網(wǎng)的至少一部分，所述密封件包括形成于所述至少兩個纖維網(wǎng)中的共配準(zhǔn)的同心離散的三維元件，所述離散的三維元件具有開口近端。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維網(wǎng)，其中所述孔屑包含約100微米至約800微米的相鄰孔屑之間的中心至中心間距。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)的面積密度介于約0.1至約10，000個孔屑/平方厘米之間。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)還包括至少第二離散的三維元件。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)為吸收制品的組件，其中所述吸收制品為女性衛(wèi)生制品、成人失禁制品、或尿布。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)包括第一表面和第二表面，并且其中所述孔屑從所述第一表面延伸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的纖維網(wǎng)，其中所述第一表面為接觸身體的表面，并且其中所述第二表面為非接觸身體的表面。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)包括第一表面和第二表面；其中所述孔屑從所述第一表面延伸；其中所述第一表面為接觸身體的表面并且其中所述第二表面為非接觸身體的表面；其中所述纖維網(wǎng)還包括至少第二離散的三維元件；其中所述第二離散的三維元件從所述非接觸身體的表面延伸；其中所述纖維網(wǎng)還包括至少第三離散的三維元件；其中所述第三離散的三維元件從所述接觸身體的表面延伸；其中所述第一離散的三維元件、第二離散的三維元件和第三離散的三維元件在尺寸和形狀上彼此不同。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的纖維網(wǎng)，其中所述第一離散的三維元件、第二離散的三維元件和第三離散的三維元件位于所述纖維網(wǎng)的三個不同的區(qū)域中。
【文檔編號】A61F13/511GK103491919SQ201280020141
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月26日
【發(fā)明者】K·J·斯通, R·G·科, M·J·希勒佩特, J·W·布什 申請人:寶潔公司