專利名稱：表現(xiàn)出類似彈性的特性并且具有柔軟的布狀質(zhì)地的網(wǎng)面材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)面材料，特別是涉及這樣一種網(wǎng)面材料，當(dāng)沿著該材料的至少一條軸線對(duì)其進(jìn)行拉伸然后再將其松開(kāi)時(shí)(即循環(huán)拉伸)，該材料表現(xiàn)出類似彈性的特性。
本發(fā)明還涉及柔軟的、質(zhì)地象布的、柔和的網(wǎng)面材料。
本發(fā)明還涉及這樣一些網(wǎng)面材料，其中給定網(wǎng)面材料的固有特性可以得到改變，例如，這種網(wǎng)面材料對(duì)于一個(gè)外加拉伸所產(chǎn)生的阻力可以得到改變。此外，本發(fā)明的網(wǎng)面材料還可以具有普通的網(wǎng)面材料所具有的分級(jí)阻力、橫向收縮及/或類似彈性的特性的方向，并且/或者可以改變普通的網(wǎng)面材料所具有的分級(jí)阻力、橫向收縮及/或類似彈性的特性的方向。
本發(fā)明的網(wǎng)面材料在耐用型的和一次性的用品領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景，但特別適用于一次性吸濕用品，例如衛(wèi)生巾、繃帶、內(nèi)褲襯墊、一次性尿布、失禁者穿的三角褲等等。
諸如衛(wèi)生巾、內(nèi)褲襯墊、一次性尿布、失禁者穿的三角褲以及繃帶一類的吸濕用品被用來(lái)吸收并容納從身體中排出的液體以及其它的排泄物并防止身體和衣物被弄臟。一般說(shuō)來(lái)，大多數(shù)的吸濕用品都是由在通常的穿用過(guò)程中受到力的作用時(shí)不易伸長(zhǎng)的材料制成的。構(gòu)成吸濕用品的材料在受到通常的穿用力作用時(shí)不能伸長(zhǎng)的特性使得該吸濕用品存在一些缺點(diǎn)。其中一個(gè)缺點(diǎn)就是使穿用者感到不舒適。穿用者應(yīng)當(dāng)能夠注意到一個(gè)能隨著穿用者的運(yùn)動(dòng)而伸長(zhǎng)從而與穿用者的身體貼合的吸濕用品與一個(gè)不能伸長(zhǎng)的吸濕用品之間的差別。例如，已有技術(shù)中的普通的衛(wèi)生巾不能隨著穿用者的內(nèi)褲運(yùn)動(dòng)，這便造成了衛(wèi)生巾的偏移，可能會(huì)在一定程度上使穿用者感到不適。使整個(gè)衛(wèi)生巾或其一部分在正常的穿用條件下或在力的作用下能夠伸長(zhǎng)便可以使該衛(wèi)生巾更好地與穿用者的內(nèi)褲相貼合，并且即使是在穿用者運(yùn)動(dòng)時(shí)也能保持在原位。
人們已作過(guò)幾種嘗試來(lái)使吸濕用品的一個(gè)或多個(gè)部件響應(yīng)比較小的穿著力能夠伸長(zhǎng)。已有技術(shù)的方法依賴于在吸濕用品上加上如天然橡膠或合成橡膠一類的傳統(tǒng)的彈性部件。例如，將傳統(tǒng)的彈性部件固定到吸濕用品的頂片和/或底片的某些部分上，例如固定到一次性尿布的腰部，從而使穿用者感到更為服貼和整體性的舒適。但是，傳統(tǒng)的彈性部件成本比較高，并且在組裝過(guò)程中需要一定程度的手工操作和處理。盡管傳統(tǒng)的彈性部件的確為吸濕用品帶來(lái)了一定的拉伸性能，但一般說(shuō)來(lái)，上面固定有傳統(tǒng)的彈性部件的材料通常不被認(rèn)為是彈性的或可拉伸的。因此，在把傳統(tǒng)的彈性部件固定到該材料上以前要對(duì)該附加的彈性部件進(jìn)行預(yù)拉伸，或者，要對(duì)該材料進(jìn)行機(jī)械處理，例如環(huán)錠滾壓，以使該材料永久性地伸長(zhǎng)到超過(guò)其初始未拉伸長(zhǎng)度的程度，并且使加上的傳統(tǒng)彈性部件能夠發(fā)揮作用。否則，加上的傳統(tǒng)彈性部件要受到該材料的限制，不能發(fā)揮作用。1992年9月29日授予Buell等人的美國(guó)第5151092號(hào)專利公開(kāi)了具有一種網(wǎng)面材料的吸濕用品的一個(gè)例子，所述的網(wǎng)面材料經(jīng)受過(guò)額外的處理，因而使網(wǎng)面材料更容易隨著外加的傳統(tǒng)彈性件伸長(zhǎng)，此處將這份專利作為參考文獻(xiàn)引入。Buell的專利描述了使一個(gè)底片產(chǎn)生預(yù)應(yīng)變的操作，這樣的操作使得底片在受到機(jī)械拉伸時(shí)能夠產(chǎn)生永久性的伸長(zhǎng)，并且不會(huì)完全恢復(fù)到其最初未變形時(shí)的形狀。Buell指出，要使其發(fā)明得以實(shí)施，必須將一個(gè)傳統(tǒng)的彈性部件加入到經(jīng)過(guò)了預(yù)應(yīng)變的材料中。Buell還指出，產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)變的底片改善了所加入的彈性部件的伸長(zhǎng)性和熱收縮性。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種網(wǎng)面材料，特別是塑料薄膜，在不使用外加的傳統(tǒng)彈性件的情況下，該材料在外加拉伸的方向上表現(xiàn)出“類似彈性”的特性。在此處，“類似彈性”一詞表示網(wǎng)面材料的特征，在受到外加拉伸時(shí)網(wǎng)面材料沿拉伸的方向伸長(zhǎng)，而在拉伸解除時(shí)基本上縮回到其未拉伸時(shí)的狀態(tài)的特性。盡管這種具有類似彈性的特性的網(wǎng)面材料的應(yīng)用范圍很廣，例如可用于制作服裝上的耐用品，服裝上的一次性用品，室內(nèi)裝璜用品一類的覆蓋材料，復(fù)雜形狀的包裝材料等等，但它們特別適合用于制作吸濕用品中的頂片、底片和/或吸濕芯。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有柔軟的布狀質(zhì)地的塑料薄膜。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種網(wǎng)面材料，特別是一種塑料薄膜，在不外加如天然橡膠或合成橡膠一類的傳統(tǒng)的彈性部件的條件下，當(dāng)對(duì)這種材料進(jìn)行拉伸然后再將其松開(kāi)時(shí)，該材料表現(xiàn)出類似彈性的特性。
此外，本發(fā)明的塑料薄膜極為柔軟，質(zhì)地與布極為相似，并且是柔和的。本發(fā)明的薄膜能夠隔離液體，同時(shí)還具有織造或非織造織物的外觀和手感，使得它們特別適合于用作如一次性尿布或衛(wèi)生巾一類的一次性吸濕用品上的底片?；蛘?，還可以選擇性地在這種薄膜上穿孔，以滿足可透氣的薄膜的需求。
還可以表現(xiàn)出的另一種類似彈性的特性是隨著抵抗伸長(zhǎng)的力的突然和明顯的增大的伸長(zhǎng)和恢復(fù)特性，其中抵抗伸長(zhǎng)的力的這一明顯而又突然的增大限制了材料在相對(duì)較小的伸長(zhǎng)力的作用下的進(jìn)一步伸長(zhǎng)。抵抗伸長(zhǎng)的力的這一明顯而又突然的增大被稱作“力壁”(force wall)。此處用“力壁”這一術(shù)語(yǔ)來(lái)表示網(wǎng)面材料在伸長(zhǎng)過(guò)程中的這樣一種阻力特性，即，在伸長(zhǎng)過(guò)程中的某一點(diǎn)(這一點(diǎn)不是未拉伸點(diǎn)或起始點(diǎn))，抵抗外加拉伸的力突然增大。在達(dá)到力壁之后，網(wǎng)面材料的進(jìn)一步伸長(zhǎng)只可能通過(guò)將伸長(zhǎng)力增大到克服網(wǎng)面材料的這一更大的阻力來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的網(wǎng)面材料包括一層可拉伸的網(wǎng)眼織物，該網(wǎng)眼織物具有多個(gè)第一區(qū)和多個(gè)第二區(qū)，這兩種區(qū)域由完全相同的材料成分構(gòu)成。一部分第一區(qū)沿著一個(gè)第一方向伸長(zhǎng)，而其余的第一區(qū)則沿著一個(gè)垂直于第一方向的第二方向伸長(zhǎng)。沿著垂直方向伸長(zhǎng)的第一區(qū)彼此相交。所述的這些第一區(qū)形成一個(gè)完全圍繞著所述的那些第二區(qū)的邊界。第一區(qū)相對(duì)于拉伸軸的方向使得它們?cè)谑艿窖刂c拉伸軸基本上平行的方向的外加軸向拉伸時(shí)，能夠在第二區(qū)的主要部分產(chǎn)生任何顯著的分子水平的變形之前便產(chǎn)生顯著的分子水平的變形及幾何變形。第二區(qū)在外加拉伸的作用下首先產(chǎn)生顯著的幾何變形。
在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，第二區(qū)包括一些向上凸起的羅紋狀的部分。此處用“羅紋狀的部分”表示凹紋部分、凸紋部分或者凹紋部分和凸紋部分的組合，這些部分具有一條主軸和一條副軸。最好是使羅紋狀部分的主軸基本上垂直于外加拉伸的軸。羅紋狀部分的主軸和副軸可以各為直線形的或曲線形的或由直線和曲線組合而成的。
羅紋狀的部分使第二區(qū)能夠產(chǎn)生大體上的“幾何變形”，這使得第二區(qū)的抵抗外加拉伸的阻力明顯小于由第一區(qū)的“分子水平的變形”和“幾何變形”所表現(xiàn)出的抵抗拉伸的阻力。這里用“分子水平的變形”表示變形發(fā)生在分子水平，一般用肉眼看不出來(lái)。也就是說(shuō)，即使人們可以區(qū)分分子水平的變形的效果，例如網(wǎng)面材料的伸長(zhǎng)，也無(wú)法區(qū)分導(dǎo)致或引起這一效果發(fā)生的變形。這一點(diǎn)與“幾何變形”相反。這里用“幾何變形”表示當(dāng)網(wǎng)面材料或由網(wǎng)面材料制成的用品在受到外加拉伸時(shí)，由所述的網(wǎng)面材料產(chǎn)生的通常用肉眼就可看出的變形。幾何變形的類型包括(但不限于)彎曲、展開(kāi)以及旋轉(zhuǎn)。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的網(wǎng)面材料在受到沿與一條軸線基本平行的方向上的外加拉伸時(shí)，沿著至少這一條軸線產(chǎn)生出至少兩級(jí)大小明顯不同的抵抗外加拉伸的力。這種網(wǎng)面材料包括一個(gè)可伸縮的網(wǎng)狀織品，該網(wǎng)狀織品具有至少兩個(gè)截然不同的區(qū)域。其中一個(gè)區(qū)域被構(gòu)造成這樣的形式，即，當(dāng)它受到沿著與所述的軸線基本上平行的方向上的外加軸向拉伸時(shí)，能夠在另一個(gè)區(qū)域的主要部分產(chǎn)生明顯的抵抗外加拉伸的力之前便產(chǎn)生抵抗外加拉伸的力。當(dāng)材料處于非張緊狀態(tài)時(shí)，如果從大體上平行于所述軸線的方向上測(cè)量，至少有一個(gè)區(qū)域的表面徑長(zhǎng)大于另一個(gè)區(qū)域的表面徑長(zhǎng)。具有較長(zhǎng)的表面徑長(zhǎng)的區(qū)域包括一個(gè)或多個(gè)延伸到其它區(qū)域的平面之外的羅紋狀部分。所述的網(wǎng)面材料對(duì)外加的拉伸先產(chǎn)生一個(gè)第一阻力，直到網(wǎng)面材料伸長(zhǎng)到足以使得具有較長(zhǎng)表面徑長(zhǎng)的區(qū)域的主要部分進(jìn)入到外加拉伸的軸線上時(shí)(即，基本上與外加拉伸的軸線共面)，此時(shí)該網(wǎng)面材料才對(duì)進(jìn)一步的拉伸產(chǎn)生第二阻力?？偟牡挚估斓淖枇Υ笥谟傻谝粎^(qū)域產(chǎn)生的抵抗拉伸的第一阻力。
可取的是，在網(wǎng)面材料處于非張緊狀態(tài)時(shí)沿一個(gè)基本上行于拉伸軸線的方向進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得第一區(qū)的第一表面徑長(zhǎng)為L(zhǎng)1。在網(wǎng)面材料處于非張緊狀態(tài)時(shí)沿一個(gè)基本上平行于拉伸軸線的方向進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得第二區(qū)的第二表面徑長(zhǎng)為L(zhǎng)2。第一區(qū)的表面徑長(zhǎng)L1小于第二區(qū)的表面徑長(zhǎng)L2。第一區(qū)的彈性模量為E1，橫截面積為A1；第一區(qū)隨著外加軸向伸長(zhǎng)D而產(chǎn)生分子水平的變形，從而由其自身產(chǎn)生一個(gè)阻力P1。第二區(qū)的彈性模量為E2，橫截面積為A2。第二區(qū)隨著外加軸向伸長(zhǎng)D而產(chǎn)生幾何變形，從而產(chǎn)生一個(gè)阻力P2。當(dāng)(L1+D)小于L2時(shí)，阻力P1明顯地大于阻力P2。
當(dāng)(L1+D)小于L2時(shí)，第一區(qū)隨著外加軸向伸長(zhǎng)D所產(chǎn)生的初始阻力P1大體上滿足下式P1＝(A1×E1×D)/L1。當(dāng)(L1+D)大于L2時(shí)，第一區(qū)和第二區(qū)對(duì)外加軸向伸長(zhǎng)D所產(chǎn)生的總的阻力PT大體上滿足下式PT=(A1×E1×D)L1+(A2×E2|L1+D-L2|)L2]]>在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，當(dāng)沿著垂直于伸長(zhǎng)軸線的方向測(cè)量時(shí)，網(wǎng)面材料在伸長(zhǎng)率為20％時(shí)的泊松橫向收縮系數(shù)小于大約0.4。此處的術(shù)語(yǔ)“泊松橫向收縮系數(shù)”表述的是受到外加拉伸的材料的橫向收縮性能?？扇〉氖?，當(dāng)沿著垂直于伸長(zhǎng)軸線的方向測(cè)量時(shí)，網(wǎng)面材料在伸長(zhǎng)率為60％時(shí)的泊松橫向收縮系數(shù)小于大約0.4。
可取的是，如果在網(wǎng)面材料處于非張緊狀態(tài)時(shí)沿平行于伸長(zhǎng)軸線的方向進(jìn)行測(cè)量，可測(cè)得第二區(qū)的表面徑長(zhǎng)至少要比第一區(qū)的表面徑長(zhǎng)大出大約15％。更為可取的是，如果在網(wǎng)面材料處于非張緊狀態(tài)時(shí)沿平行于伸長(zhǎng)軸線的方向進(jìn)行測(cè)量，可測(cè)得第二區(qū)的表面徑長(zhǎng)至少要比第一區(qū)的表面徑長(zhǎng)大出大約30％。
盡管本說(shuō)明書(shū)的末尾附有特別指出并清楚限定了構(gòu)成本發(fā)明的主題的權(quán)利要求，但據(jù)信，通過(guò)下面結(jié)合附圖所作的說(shuō)明，本發(fā)明將得到更好的理解，在這些附圖中，相同的標(biāo)號(hào)用于表示相同的部件，其中

圖1是已有技術(shù)中的衛(wèi)生巾的簡(jiǎn)化的平面視圖，為了更清楚地示出該衛(wèi)生巾的結(jié)構(gòu)，已將其若干部分截去；圖2是已有技術(shù)中的一次性尿布的簡(jiǎn)化的平面視圖，為了更清楚地示出該一次性尿布的結(jié)構(gòu)，已將其若干部分截去；圖3是本發(fā)明的聚合物網(wǎng)面材料的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的平面視圖；圖4是如圖3所示的本發(fā)明的網(wǎng)面材料和一種基礎(chǔ)網(wǎng)面材料(即，與本發(fā)明的網(wǎng)面材料具有相似的材料成分，但不包括第一和第二區(qū))的阻力-百分比伸長(zhǎng)率曲線圖；圖5是圖3中的聚合物網(wǎng)面材料處于與圖4中的力-伸長(zhǎng)率曲線上的第I段相對(duì)應(yīng)的拉伸狀態(tài)時(shí)的平面圖；圖6是在使由圖4中的曲線720所代表的本發(fā)明的網(wǎng)面材料在60％伸長(zhǎng)率時(shí)對(duì)其進(jìn)行滯后測(cè)試時(shí)得到的該網(wǎng)面材料的彈性滯后性能的曲線圖；圖7是用于形成本發(fā)明的網(wǎng)面材料的一種優(yōu)選裝置的簡(jiǎn)化了的透視圖，該裝置的一部分被傾斜著放置以便暴露出齒狀結(jié)構(gòu)。
在本文中，用“吸濕用品”這一術(shù)語(yǔ)來(lái)表示吸收并容納身體排泄物的用品，更確切地說(shuō)，表示放置在穿用者身體上或身體附近、用于吸收并容納從身體中排出的各種排泄物的用品?！拔鼭裼闷贰边@一術(shù)語(yǔ)所代表的物品包括尿布，月經(jīng)墊，衛(wèi)生巾，內(nèi)褲襯墊，失禁者穿的三角褲，繃帶等等。本文中的“一次性”一詞表示不打算對(duì)這種吸濕用品進(jìn)行洗滌或以其它方式回收或作為吸濕用品重新使用(即，這種物品在用過(guò)一次后將被丟棄，最好是回收、制成肥料，或以一種與環(huán)境相容的方式對(duì)它們進(jìn)行處理)。由于它們的一次性使用的特點(diǎn)，迫切需要針對(duì)這種一次性吸濕用品采用低成本的材料和制作方法。
圖1是已有技術(shù)的衛(wèi)生巾20的平面圖，為了更清楚地顯示衛(wèi)生巾20的結(jié)構(gòu)，已將其若干部分剖去，并且，使衛(wèi)生巾20的與穿用者相背的那個(gè)部分，即外表面朝向讀者。此處用“衛(wèi)生巾”這一術(shù)語(yǔ)表示這樣一種吸濕用品，該用品被女性貼于其陰部穿著，通常是貼著其泌尿生殖區(qū)的外部穿著，用以吸收和貯存月經(jīng)和從穿用者的身體排出的其它陰道排泄物(如血液、月經(jīng)和尿)。如圖1所示，衛(wèi)生巾20包括一個(gè)可以透過(guò)液體的頂片24，一個(gè)與所述的頂片24接合在一起的不能透過(guò)液體的底片26，和一個(gè)位于頂片24和底片26之間的吸濕芯。
盡管可以將頂片、底片和吸濕芯組裝成各種公知的結(jié)構(gòu)(包括所謂的“管”型產(chǎn)品或側(cè)翼型產(chǎn)品)，但以下美國(guó)專利總體上描述了一些優(yōu)選的衛(wèi)生巾結(jié)構(gòu)1990年8月21日授予Osborn的美國(guó)第4950264號(hào)專利；1984年1月10日授予DesMarais的美國(guó)第4425130號(hào)專利；1982年5月30日授予Ahr的美國(guó)第4321924號(hào)專利；以及1986年5月20日授予Van Tilburg的美國(guó)第4589876號(hào)專利。此處將這些專利引入作為參考。
圖2是已有技術(shù)的一次性尿布30處于其未收縮狀態(tài)(即，已將引起收縮的彈性件抽去，但側(cè)片部分除外，該部分中的彈性件以其松馳狀態(tài)保留著)時(shí)的平面視圖，為了更清楚地顯示尿布30的結(jié)構(gòu)，已將其若干部分剖去，并且，使尿布30的與穿用者相背那個(gè)部分，即外表面朝向讀者。此處的“尿布”一詞表示通常由嬰兒及失禁者穿在其下軀周圍的一種吸濕用品。如圖2所示，尿布30包括一個(gè)可以透過(guò)液體的頂片34，一個(gè)與頂片34相接合的不能透過(guò)液體的底片36，一個(gè)位于頂片34和底片36之間的吸濕芯38，兩個(gè)用彈性件制成的側(cè)片40，兩個(gè)用彈性件制成的腿部收口32，一個(gè)彈性的腰片44；以及一個(gè)合起來(lái)用標(biāo)號(hào)46表示的緊固系統(tǒng)。
盡管可以將尿布30組裝成各種公知的結(jié)構(gòu)，但以下美國(guó)專利總體上描述了一些優(yōu)選的尿布結(jié)構(gòu)1975年1月14日授予Kenneth B.Buell的美國(guó)第3860003號(hào)專利；以及1992年9月29日授予Kenneth B.Buell等人的美國(guó)第5151092號(hào)專利。此處將這些專利引入作為參考。
盡管下面將從提供一種特別適用作如一次性尿布、衛(wèi)生巾或繃帶一類的一次性吸濕用品上的底片、頂片和/或吸濕芯或其一部分的、對(duì)于一個(gè)先施加然后再松開(kāi)的外加拉伸表現(xiàn)出類似彈性的特性的“網(wǎng)面材料”的角度來(lái)描述本發(fā)明，但本發(fā)明絕不僅限于這類應(yīng)用。它幾乎可以應(yīng)用于任何一個(gè)需要成本較低的類似彈性的網(wǎng)面材料的場(chǎng)合，例如可用于制作如運(yùn)動(dòng)服一類服裝上的耐用品，服裝上的一次性用品，彈性繃帶，裝璜用品或用于覆蓋形狀復(fù)雜的物品的包裝材料等等。此處的“網(wǎng)面材料”指的是一種片狀材料(例如一次性吸濕用品上的頂片、底片或吸濕芯)，或者由兩層或多層片狀材料組成的復(fù)合材料或疊層材料等。在需要生產(chǎn)對(duì)于沿著至少一個(gè)軸線先施加然后再松開(kāi)的拉伸表現(xiàn)出類似彈性的特性的網(wǎng)面材料的多種場(chǎng)合，本發(fā)明都可以得到極好的應(yīng)用。對(duì)于一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)及其在衛(wèi)生巾或一次性尿布上作為底片的應(yīng)用的詳細(xì)說(shuō)明將使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠很容易地將本發(fā)明應(yīng)用于其它場(chǎng)合。
參照?qǐng)D3，該圖示出了本發(fā)明的一種聚合物網(wǎng)面材料52的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案。圖3示出的網(wǎng)面材料52處于其基本上未被拉緊時(shí)的狀態(tài)。這種網(wǎng)面材料52特別適合于用作一次性吸濕用品(如圖1中的衛(wèi)生巾20或圖2中的一次性尿布30)上的底片。網(wǎng)面材料52具有兩條中心線，一條是縱向中心線，后面也將其稱作“L”軸、線或方向，一條是橫向或側(cè)向中心線，后面也將其稱作“T”軸、線或方向。橫向中心線“T”通常垂直于縱向中心線“L”。
網(wǎng)面材料52包括一個(gè)由一些不同的區(qū)域構(gòu)成的“可伸縮的網(wǎng)格”。此處的“可伸縮的網(wǎng)格”表示由一些區(qū)域組成的互連的及相關(guān)的區(qū)域群，在先對(duì)它進(jìn)行拉伸、然后又將它松開(kāi)時(shí)，這個(gè)區(qū)域群在一個(gè)預(yù)定的方向上可以被拉伸到某一有效的程度，使網(wǎng)面材料52表現(xiàn)出類似彈性的特性。這個(gè)可伸縮的網(wǎng)格包括一些第一區(qū)60和一些第二區(qū)66。網(wǎng)面材料52還包括一個(gè)位于第一區(qū)60和第二區(qū)66之間的界面上的過(guò)渡區(qū)65。過(guò)渡區(qū)65將呈現(xiàn)第一區(qū)及第二區(qū)的復(fù)合特性。業(yè)已認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的每一個(gè)實(shí)施方案都將有一個(gè)過(guò)渡區(qū)，但本發(fā)明主要是由在不同的區(qū)域(例如第一區(qū)60和第二區(qū)66)中的網(wǎng)面材料的特性限定的。因此，以下對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明將只涉及處在第一區(qū)60和第二區(qū)66中的網(wǎng)面材料的性能，因?yàn)樗⒉幻黠@地取決于處在過(guò)渡區(qū)65中的網(wǎng)面材料的復(fù)合性能。
網(wǎng)面材料52具有一個(gè)第一表面(在圖3中朝向觀察者)和一個(gè)與第一表面相背的第二表面(未示出)。在圖3所示的優(yōu)選實(shí)施方案中，可伸縮的網(wǎng)格具有若干個(gè)第一區(qū)60和若干個(gè)第二區(qū)66。第一區(qū)60中的通常用61表示的那個(gè)部分基本上是直線形的，并且沿著一個(gè)第一方向延伸。第一區(qū)60的其余部分，通常用62表示，基本上是直線形的，并且沿著一個(gè)大體上垂直于第一方向的第二方向延伸。盡管第一方向垂直于第二方向是比較可取的，但第一方向和第二方向之間的其它角度關(guān)系也可能是合適的，只要第一區(qū)的兩個(gè)部分61和62相交即可。第一方向和第二方向之間的夾角最好是在大約45°至大約135°的范圍內(nèi)，最可取的是90°。第一區(qū)的兩個(gè)部分61和62的相交形成一個(gè)完全圍繞著第二區(qū)66的邊界，在圖3中用虛線63代表這個(gè)邊界。
可取的是，第一區(qū)60的寬度68在大約0.01英寸至大約0.5英寸之間，更為可取的是在大約0.03英寸至大約0.25英寸之間。但是，第一區(qū)60采用其它寬度尺寸也可能是合適的。由于第一區(qū)61和62相互垂直，并且都是等間隔的，因此第二區(qū)是正方形的。但是，第二區(qū)66也可以具有其它形狀，只要改變第一區(qū)之間的間隔以及/或者第一區(qū)61與62相互間的方向就可以具有其它形狀。第二區(qū)66具有一個(gè)第一軸70和一個(gè)第二軸71。第一軸70基本上平行于網(wǎng)面材料52的縱軸，而第二軸71基本上平行于網(wǎng)面材料52的橫軸。第一區(qū)60的彈性模量為E1，橫截面積為A1，第二區(qū)66的彈性模量為E2，橫截面積為A2。
在圖示的實(shí)施方案中，網(wǎng)面材料52被“成形”為這樣的形式當(dāng)它受到在大體上平行于網(wǎng)面的橫軸的方向上的外加軸向拉伸時(shí)，該網(wǎng)面材料52將沿著一條軸(在圖示的實(shí)施方案的情況下該軸大體上平行于網(wǎng)面的橫軸)產(chǎn)生一個(gè)阻力。在此處，“成形”一詞表示使網(wǎng)面材料形成一種預(yù)期結(jié)構(gòu)或幾何形狀，在不受任何外加拉伸或外力的情況下，網(wǎng)面材料將基本上保持這種預(yù)期結(jié)構(gòu)或幾何形狀。本發(fā)明的一種網(wǎng)面材料包括多個(gè)第一區(qū)和多個(gè)第二區(qū)，其中第一區(qū)與第二區(qū)用肉眼看是不同的。在此處，“用肉眼看是不同的”一詞用于形容網(wǎng)面材料的一些特征，當(dāng)正常使用這種網(wǎng)面材料或帶有這種網(wǎng)面材料的物品時(shí)，用正常的裸眼就能輕易地識(shí)別出這些特征。在本文中，術(shù)語(yǔ)“表面徑長(zhǎng)”表示在一個(gè)基本上平行于某一軸的方向上沿著待測(cè)區(qū)的外形表面得到的測(cè)量值。在本說(shuō)明書(shū)后面的“測(cè)試方法”部分中可以找到用于測(cè)定各個(gè)區(qū)域的表面徑長(zhǎng)的方法。
形成本發(fā)明的網(wǎng)面材料的方法包括，但不限于，利用配合板或壓輥來(lái)壓紋，熱成形，高壓液壓成形，或者鑄造成形。盡管整個(gè)網(wǎng)面材料52都經(jīng)過(guò)了成形操作，但如后面將要描述的，只對(duì)網(wǎng)面的一部分(例如尿布底片的一部分)成形也能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
在圖3所示的優(yōu)選實(shí)施方案中，那些第一區(qū)60基本上都是平面狀的。即，處在這些第一區(qū)60中的材料在網(wǎng)面材料52的成形步驟前后基本上處于同樣的狀態(tài)。第二區(qū)66包括一些向上凸起的羅紋狀的部分74。這些羅紋狀的部分74可以是凸紋的、凹紋的或者由這兩者組合而成的。羅紋狀的部分74具有一個(gè)大體上平行于網(wǎng)面52的縱軸的第一軸或主軸76和一個(gè)大體上平行于網(wǎng)面52的橫軸的第二軸或副軸77。
第二區(qū)66中的羅紋狀的部分74相互之間可以被一些未成形區(qū)(主要是非凸紋區(qū)或凹紋區(qū)或者簡(jiǎn)單成形的分隔區(qū))隔開(kāi)?？扇〉氖?，這些羅紋狀的部分74彼此相鄰并且被一個(gè)未成形區(qū)隔開(kāi)，所述的未成形區(qū)在垂直于羅紋狀的部分74的主軸76的方向上測(cè)量的尺寸為0.10英寸，更為可取的是，羅紋狀的部分74是相連的，彼此之間沒(méi)有未成形區(qū)。
第一區(qū)60和第二區(qū)66各自具有一個(gè)“投影徑長(zhǎng)”。在本文中，“投影徑長(zhǎng)”一詞表示一個(gè)區(qū)域在被平行光投射時(shí)其陰影的長(zhǎng)度。第一區(qū)60的投影徑長(zhǎng)與第二區(qū)66的投影徑長(zhǎng)彼此相等。
如果在網(wǎng)面處于非張緊狀態(tài)時(shí)沿一個(gè)平行的方向進(jìn)行外形上的測(cè)量，可測(cè)得第一區(qū)60的表面徑長(zhǎng)L1小于第二區(qū)66的表面徑長(zhǎng)L2?？扇〉氖?，第二區(qū)66的表面徑長(zhǎng)至少要比第一區(qū)60的表面徑長(zhǎng)大出大約15％，更可取的是大出大約30％，最可取的是比第一區(qū)的表面徑長(zhǎng)大出大約70％。一般說(shuō)來(lái)，第二區(qū)的表面徑長(zhǎng)越大，網(wǎng)面在遇到力壁之前的伸長(zhǎng)率將越大。
網(wǎng)面材料52所表現(xiàn)出的改進(jìn)的“泊松橫向收縮系數(shù)”比具有相似的材料成分的其它相同的基礎(chǔ)網(wǎng)面(即不具有第一區(qū)和第二區(qū)的網(wǎng)面)要小。在本說(shuō)明書(shū)后面的“測(cè)試方法”部分中可以找到用于測(cè)定材料的泊松橫向收縮系數(shù)的方法。本發(fā)明的網(wǎng)面在受到大約為20％的拉伸時(shí)，其泊松橫向收縮系數(shù)最好小于大約0.4。較為可取的是，當(dāng)該網(wǎng)面受到大約40％、50％或者甚至60％的拉伸時(shí)，其泊松橫向收縮系數(shù)小于大約0.4。更為可取的是，當(dāng)該網(wǎng)面受到大約20％、40％、50％或者甚至60％的拉伸時(shí)，其泊松橫向收縮系數(shù)小于大約0.3。本發(fā)明的網(wǎng)面的泊松橫向收縮系數(shù)由第一區(qū)和第二區(qū)各自占用的網(wǎng)面材料的量決定。隨著第一區(qū)占用的網(wǎng)面材料的面積增大，泊松橫向收縮系數(shù)也增加。相反，隨著第二區(qū)占用的網(wǎng)面材料的面積增大，泊松橫向收縮系數(shù)則減小。第一區(qū)占用的網(wǎng)面材料的面積百分比最好是從大約2％至大約90％，更可取的是從大約5％至大約50％。
已有技術(shù)中的具有至少一層彈性體材料的網(wǎng)面材料一般具有較大的泊松橫向收縮系數(shù)，即，它們?cè)谝蚴艿酵饬Χ扉L(zhǎng)的同時(shí)會(huì)“頸縮”。本發(fā)明的網(wǎng)面材料即使不能完全消除泊松橫向收縮系數(shù)，也能被設(shè)計(jì)得比較適中。
就網(wǎng)面材料52而論，由圖3中的箭頭80表示的外加軸向拉伸的方向D大體上垂直于羅紋狀的部分74的第一軸76。這是由于羅紋狀的部分74能夠在一個(gè)大體上垂直于它們的第一軸76的方向上展平或產(chǎn)生幾何變形，使網(wǎng)面52能夠伸長(zhǎng)。
圖4是與圖3所示的網(wǎng)面材料52基本上相似的一種網(wǎng)面材料的阻力-伸長(zhǎng)率曲線720以及一種具有相似成分的基礎(chǔ)網(wǎng)面材料的阻力-伸長(zhǎng)率曲線710。在本說(shuō)明書(shū)后面的“測(cè)試方法”部分中可以找到用于產(chǎn)生阻力-伸長(zhǎng)率曲線的方法。現(xiàn)在看本發(fā)明的成形網(wǎng)面的力-伸長(zhǎng)率曲線720，該曲線上有一個(gè)用720a表示的開(kāi)始基本上呈線性的具有較低的力/伸長(zhǎng)率值的第I段，一個(gè)用720b表示的表明遇到了力壁的過(guò)渡段，以及一個(gè)用720c表示的基本上呈線性的第II段，720c顯示出非常高的力/伸長(zhǎng)率特性。
如圖4所示，當(dāng)受到在平行于網(wǎng)面的橫軸的方向上的外加拉伸時(shí)，這種成形網(wǎng)面呈現(xiàn)出兩段不同的伸長(zhǎng)率特性。由該成形網(wǎng)面產(chǎn)生的對(duì)于外加拉伸的阻力在曲線720的第I段(720a)中明顯比在第II段(720c)中小。并且，由曲線720的第I段(720a)描繪出的由該成形網(wǎng)面產(chǎn)生的對(duì)于外加拉伸的阻力明顯小于在第I段的伸長(zhǎng)率范圍內(nèi)由曲線710描繪出的由基礎(chǔ)網(wǎng)面產(chǎn)生的阻力。當(dāng)該成形網(wǎng)面受到進(jìn)一步的外加拉伸并且進(jìn)入第II段(720c)中時(shí)，由該成形網(wǎng)面產(chǎn)生的阻力增加，并且接近由基礎(chǔ)網(wǎng)面產(chǎn)生的阻力。就第I段(720a)而言，成形網(wǎng)面的對(duì)于外加拉伸的阻力由該成形網(wǎng)面的第一區(qū)中的分子水平的變形和幾何變形以及該成形網(wǎng)面的第二區(qū)中的幾何變形引起。這與圖4中的曲線710描繪出的情況相反，該曲線描繪出的由基礎(chǔ)網(wǎng)面產(chǎn)生的對(duì)于外加拉伸的阻力由整個(gè)網(wǎng)面的分子水平的變形引起。通過(guò)調(diào)整分別由一些第一區(qū)和一些第二區(qū)組成的網(wǎng)面表面的百分比，可以使本發(fā)明的網(wǎng)面材料在第I區(qū)中實(shí)質(zhì)性地產(chǎn)生任意大小的比基礎(chǔ)網(wǎng)面材料的阻力要小的阻力。通過(guò)調(diào)整第一區(qū)的寬度、橫截面積和間隔以及基礎(chǔ)網(wǎng)面的組成，可以控制第I段的力一伸長(zhǎng)率特性。
現(xiàn)在看圖5，當(dāng)網(wǎng)面52受到一個(gè)由圖5中的箭頭80表示的外加軸向拉伸D時(shí)，具有較小的表面徑長(zhǎng)L1的第一區(qū)60由于發(fā)生分子水平的變形，對(duì)于與第I段相應(yīng)的外加拉伸產(chǎn)生初始阻力P1中的絕大部分。當(dāng)處于第I段時(shí)，第二區(qū)66中的羅紋狀的部分74正在發(fā)生幾何變形，或者正在展平，對(duì)外加拉伸產(chǎn)生最小的阻力。此外，由彼此相交的第一區(qū)61和62形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的移動(dòng)造成第二區(qū)66的形狀的改變。相應(yīng)地，當(dāng)網(wǎng)面52受到外加拉伸時(shí)，第一區(qū)61和62發(fā)生幾何變形或彎曲，從而改變了第二區(qū)66的形狀。第二區(qū)在平行于外加拉伸方向的方向上延伸或拉長(zhǎng)，而在垂直于外加拉伸的方向上則縮小或縮短。
在第I段和第II段之間的過(guò)渡區(qū)(720b)內(nèi)，羅紋狀的部分74開(kāi)始與外加拉伸對(duì)齊(即共面)。即，第二區(qū)66正在呈現(xiàn)從幾何變形到分子水平變形的變化。這是力壁的起點(diǎn)。在第II段，第二區(qū)66中的羅紋狀的部分74已經(jīng)基本上與外加拉伸的軸線對(duì)齊(即共面)，(即，第二區(qū)已到達(dá)其幾何變形的極限)，開(kāi)始通過(guò)分子水平的變形來(lái)抵抗進(jìn)一步的拉伸。這時(shí)，第二區(qū)66因發(fā)生分子水平的變形而產(chǎn)生抵抗進(jìn)一步外加拉伸的第二阻力P2。在第II段，第一區(qū)61和62也達(dá)到它們的幾何變形的極限，并通過(guò)分子水平的變形來(lái)抵抗進(jìn)一步的拉伸。在第II段中繪出的由第一區(qū)60的分子水平的變形和第二區(qū)66的分子水平的變形產(chǎn)生的抵抗拉伸的阻力組合成一個(gè)比第I段所描繪的由第一區(qū)60的分子水平的變形和幾體變形以及第二區(qū)66的幾何變形產(chǎn)生的阻力大的總的阻力PT。因此，第II段中的力-伸長(zhǎng)率曲線的斜率明顯大于第I段中的力-伸長(zhǎng)率曲線的斜率。
當(dāng)(L1+D)小于L2時(shí)，阻力P1明顯大于阻力P2。當(dāng)(L1+D)小于L2時(shí)，第一區(qū)產(chǎn)生一個(gè)通常滿足以下方程的初始阻力P1P1=(A1×El×D)L1]]>當(dāng)(L1+D)大于L2時(shí)，第一和第二區(qū)對(duì)外加拉伸D產(chǎn)生一個(gè)通常滿足以下方程的綜合的總阻力PTPT=(A1×E1×D)L1+(A2×E2×|L1+D-L2|)L2]]>將在第I段中出現(xiàn)的最大伸長(zhǎng)率稱為成形網(wǎng)面的“有效伸長(zhǎng)”。有效伸長(zhǎng)與第二區(qū)經(jīng)歷幾何變形的距離相對(duì)應(yīng)。通過(guò)檢查圖4所示的力-伸長(zhǎng)率曲線720可以有效地確定有效伸長(zhǎng)。在第I段和第II段之間的過(guò)渡區(qū)中出現(xiàn)拐點(diǎn)接近的點(diǎn)是“有效伸長(zhǎng)”的百分伸長(zhǎng)率點(diǎn)。有效伸長(zhǎng)的范圍可以在10％至100％或更大的范圍內(nèi)變化；業(yè)已發(fā)現(xiàn)，伸長(zhǎng)率的這一范圍常常對(duì)一次性吸濕用品有重大意義，并且可以通過(guò)第二區(qū)中的表面徑長(zhǎng)L2超過(guò)第一區(qū)中的表面徑長(zhǎng)L1的程度以及基礎(chǔ)薄膜的成分來(lái)有效地控制。有效伸長(zhǎng)這一術(shù)語(yǔ)不應(yīng)對(duì)本發(fā)明的網(wǎng)面可以經(jīng)歷的伸長(zhǎng)形成限制，因?yàn)樵谟行﹫?chǎng)合下希望伸長(zhǎng)率超過(guò)有效伸長(zhǎng)。
圖6中的曲線730和735表示由本發(fā)明的網(wǎng)面材料表現(xiàn)出的一種彈性滯后效應(yīng)。曲線730代表在第一次循環(huán)中對(duì)先施加再松開(kāi)的拉伸的響應(yīng)，曲線735代表在第二次循環(huán)中對(duì)先施加再松開(kāi)的拉伸的響應(yīng)。圖6示出了在第一次循環(huán)中的應(yīng)力松馳731以及永久變形率732。值得注意的是，在多次循環(huán)中，在很小的力下都表現(xiàn)出了顯著的可恢復(fù)的伸長(zhǎng)性，或者說(shuō)有用的彈性，即，這意味著這種網(wǎng)面材料可以很容易地伸縮到一個(gè)很大的程度。在本文后面的測(cè)試方法部分中可以找到有關(guān)產(chǎn)生彈性滯后效應(yīng)的方法的描述。
當(dāng)網(wǎng)面材料受到外加拉伸時(shí)，該網(wǎng)面材料呈現(xiàn)出類似彈性的特性，它在外加拉伸的方向上伸長(zhǎng)，一旦外加拉伸解除，它又收縮到其基本上未伸長(zhǎng)的狀態(tài)，除非網(wǎng)面材料伸長(zhǎng)超過(guò)屈服點(diǎn)。這種網(wǎng)面材料能夠經(jīng)受多次外加拉伸而不喪失其基本上恢復(fù)原狀的能力。因此，一旦外加拉伸解除，這種網(wǎng)面材料能夠收縮到其基本上未拉伸的狀態(tài)。
雖然網(wǎng)面材料在一個(gè)基本上垂直于羅紋狀的部分74的第一軸76的方向上可以容易地并且可逆地沿外加軸向拉伸的方向伸長(zhǎng)，但這種網(wǎng)面材料在一個(gè)基本上平行于羅紋狀的部分74的第一軸76的方向上不容易伸長(zhǎng)。羅紋狀的部分74的形成使得這些羅紋狀的部分能夠在一個(gè)基本上垂直于羅紋狀的部分的第一軸或主軸76的方向上發(fā)生幾何變形，但要在一個(gè)基本上平行于羅紋狀的部分的第一軸的方向上實(shí)現(xiàn)伸長(zhǎng)則需要基本上分子水平的變形。
拉伸網(wǎng)面材料所需的外力的大小取決于網(wǎng)面材料的成分及橫截面積以及第一區(qū)的寬度和間距，就一種給定的成分和橫截面積而言，第一區(qū)的寬度越窄、間距越大，達(dá)到預(yù)期的伸長(zhǎng)率所需要的外加拉力就越小。
也可以通過(guò)改變羅紋狀的部分的深度及疏密度(frequency)來(lái)控制本發(fā)明的網(wǎng)面的有效伸長(zhǎng)。當(dāng)羅紋狀的部分的疏密度給定時(shí)，如果這些羅紋狀的部分的成形高度或程度增加，則有效伸長(zhǎng)增加。同樣，當(dāng)成形高度或程度給定時(shí)，如果羅紋狀的部分的疏密度增加，則有效伸長(zhǎng)增加。
還有幾種功能特性也可以通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明來(lái)控制。這些功能特性是網(wǎng)面材料產(chǎn)生的抵抗外加拉伸的阻力，以及網(wǎng)面材料在力壁出現(xiàn)之前產(chǎn)生的有效拉伸。網(wǎng)面材料產(chǎn)生的抵抗外加拉伸的阻力是材料(例如成分，分子結(jié)構(gòu)以及取向等)及橫截面積以及網(wǎng)面材料上的被第一區(qū)占據(jù)的投影表面面積的百分率的函數(shù)。當(dāng)材料的成分及橫截面積給定時(shí)，網(wǎng)面材料上的被第一區(qū)覆蓋的面積百分率越大，網(wǎng)面材料產(chǎn)生的抵抗外加拉伸的力就將會(huì)越大。網(wǎng)面材料被第一區(qū)覆蓋的百分率如果不是完全由第一區(qū)的寬度及相鄰的第一區(qū)之間的間隔決定的話，至少也是部分地由這兩個(gè)因素決定的。
網(wǎng)面材料的有效伸長(zhǎng)由第二區(qū)的表面徑長(zhǎng)決定。第二區(qū)的表面徑長(zhǎng)至少是部分地由羅紋狀的部分的間隔、羅紋狀的部分的疏密度以及從垂直于網(wǎng)面材料的平面的方向上測(cè)得的羅紋狀的部分的成形深度決定。一般說(shuō)來(lái)，第二區(qū)的表面徑長(zhǎng)越大，網(wǎng)面材料的有效伸長(zhǎng)就越大。
除了前面提到的類似彈性的特性以外，本發(fā)明的塑料薄膜還具有的幾個(gè)特性有，柔軟，質(zhì)地和外觀與布相象，以及柔和。這種柔軟的、布狀的、柔和的塑料薄膜還是一道液體屏障，使得它特別適合于用作一次性尿布一類的一次性吸濕用品上的底片。
盡管本發(fā)明的整個(gè)網(wǎng)面材料都可以包括由一些第一區(qū)和一些第二區(qū)構(gòu)成的可伸縮的網(wǎng)格，但實(shí)施本發(fā)明的方式還可以是只在網(wǎng)面的一些特定部分上配備由一些第一區(qū)和一些第二區(qū)構(gòu)成的可伸縮的網(wǎng)格。一次性吸濕用品的整個(gè)底片或者底片的一部分可以包括由一些第一區(qū)和一些第二區(qū)構(gòu)成的可伸縮的網(wǎng)格，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。
盡管前面描述的都是用帶有本發(fā)明的可伸縮的網(wǎng)格的網(wǎng)面材料來(lái)制作吸濕用品的底片或底片的一部分，但在有些實(shí)施方案中也可能需要為頂片和吸濕芯配備一種可伸縮的網(wǎng)格。
制造方法現(xiàn)在看圖7，該圖示出了一種用于形成圖3所示的網(wǎng)面52的裝置400。裝置400包括兩塊相互嚙合的板401，402。板401，402分別帶有一些相互嚙合的齒403，404。在壓力的作用下，板401，402被壓到一起，從而形成本發(fā)明的網(wǎng)面。
板402具有一些齒狀的區(qū)域407以及一些槽狀的區(qū)域408。在板402的齒狀區(qū)407中有一些齒404。板401上帶有一些與板402上的齒404相嚙合的齒403。當(dāng)薄膜在板401和402之間成形時(shí)，該薄膜上的處在板402的槽狀區(qū)408中以及板401上的齒403中的部分保持不變形。這些區(qū)域與圖3所示的網(wǎng)面52的第一區(qū)60相對(duì)應(yīng)。薄膜的處在板402的(帶有一些齒404的)齒狀區(qū)407及板401的齒403之間的部分逐漸地并且是塑性地成形，形成網(wǎng)面材料52的第二區(qū)66中的羅紋狀的部分74。
成形法可以在一個(gè)靜態(tài)模式中實(shí)現(xiàn)，在該靜態(tài)模式中，每一次使基礎(chǔ)薄膜的一個(gè)離散部分發(fā)生變形。或者，可以利用一種用于間歇性地接觸移動(dòng)中的網(wǎng)面從而將基礎(chǔ)材料成形為本發(fā)明的成形網(wǎng)面材料的連續(xù)的動(dòng)態(tài)壓力機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)成形法。
1996年5月21日授予Chappell等人的美國(guó)專利US5518801更全面地描述了適合用于形成本發(fā)明的網(wǎng)面材料的這些以及其它方法，此處將其引入作為參考。
本發(fā)明的網(wǎng)面材料可以由聚乙烯一類的聚烯烴制成，包括線性低密度的聚乙烯(LLDPE)，低密度聚乙烯(LDPE)、超低密度聚乙烯(ULDPE)，高密度聚乙烯(HDPE)或者聚丙烯以及上述以及其它材料的混合物。其它也可以采用的聚合材料包括，但不限于，聚酯，聚氨酯，可制成堆肥的或生物降解的聚合物，熱縮性聚合物，熱塑性高彈體，以茂金屬催化劑為基的聚合物(例如，可從Dow化學(xué)公司購(gòu)買的INSITE以及可從Exxon購(gòu)買的EXXACT)，以及透氣性聚合物。該網(wǎng)面材料也可以由合成織物，合成編織物，非織造織物，多孔薄膜，宏觀膨脹的三維成形薄膜，吸濕性的或纖維性的吸濕材料，泡沫，填充成分，或者層狀物以及/或它們的組合物制成。可以用以下方法但不限于用這些方法制造非織造織物射流噴網(wǎng)法，紡粘法，熔噴法，粗梳和/或通氣或熱壓粘合法，其中采用帶有松散粘合纖維的射流噴網(wǎng)法材料是優(yōu)選的實(shí)施方案。
盡管前面以用單層基礎(chǔ)薄膜形成一種網(wǎng)面材料為例描述了本發(fā)明，但利用其它原材料也同樣能夠很理想地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。盡管在外加拉伸的方向上表現(xiàn)出類似彈性的特性的不能透過(guò)液體的聚合薄膜可能很適合于用來(lái)制作一次性尿布或衛(wèi)生巾上的底片，但這種網(wǎng)面材料不適合于用來(lái)制作吸濕用品上的頂片?？捎糜谥圃毂景l(fā)明的網(wǎng)面并且可以有效地成為吸濕用品上的可以透過(guò)液體的頂片的其它基礎(chǔ)材料包括兩維的多孔薄膜以及宏觀擴(kuò)展的、三維的多孔成形薄膜。1975年12月30日授予Thompson的美國(guó)第3929135號(hào)專利、1982年4月13日授予Mullane等人的美國(guó)第4324246號(hào)專利、1982年8月3日授予Radel等人的美國(guó)第4342314號(hào)專利、1984年7月31日授予Ahr等人的美國(guó)第4463045號(hào)專利、以及1991年4月9日授予Baird的美國(guó)第5006394號(hào)專利都描述了幾種宏觀擴(kuò)展的、三維的多孔成形薄膜。此處將這些專利引入作為參考。
本發(fā)明的網(wǎng)面材料可以包括上面提到的那些材料的疊層?？梢杂帽绢I(lǐng)域的技術(shù)人員公知的多種粘合方法來(lái)組成疊層。這些粘合方法包括但不限于熱粘合，粘結(jié)劑粘合(利用多種粘合劑中的任何一種，包括但不限于，噴灑式粘合劑，熱熔粘合劑，乳膠粘合劑等)，超聲粘合以及擠壓式層壓法，即，將一種聚合薄膜直接澆注到一個(gè)基質(zhì)上，使其在仍然處于部分熔合的狀態(tài)時(shí)，粘合到基質(zhì)的一側(cè)上，或者直接將熔噴纖維的非織造織物沉積到一個(gè)基質(zhì)上。
測(cè)試方法表面徑長(zhǎng)擬用下述方式來(lái)測(cè)定幾個(gè)成形材料區(qū)的徑長(zhǎng)值先選擇及制備各不同區(qū)域的代表性樣品、再利用顯微圖象分析方法分析這些樣品。
先要選擇能代表各區(qū)域的表面幾何圖形的樣品。一般說(shuō)來(lái)，應(yīng)避開(kāi)過(guò)渡區(qū)，因?yàn)樗鼈兺ǔ＞哂械谝粎^(qū)和第二區(qū)這兩個(gè)區(qū)域的特性。從感興趣的部位上切割和分離下被測(cè)樣品。要把“測(cè)量邊緣”切割得與指定的伸長(zhǎng)軸平行。當(dāng)未拉伸的樣品處在網(wǎng)面材料上時(shí)，在網(wǎng)面材料上制作出與“被測(cè)邊緣”垂直的、長(zhǎng)度為二分之一英寸的未拉伸樣品的“測(cè)量標(biāo)記”，然后將樣品從網(wǎng)面材料上準(zhǔn)確地切下并取下來(lái)。
然后將測(cè)試樣品裝到顯微鏡的玻璃載片的長(zhǎng)邊上。使“測(cè)試邊緣”從載片邊緣稍稍向外伸出(約1mm)。在玻璃的棱邊(face-edge)上涂敷一薄層壓敏粘接劑，形成一個(gè)合適的樣品支持件。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，對(duì)于高度成形的樣品區(qū)，需要輕輕地(不施加明顯的力)沿樣品的軸線方向拉伸樣品，同時(shí)方便樣品接觸并貼附到載片邊緣上。這樣就能改善在圖象分析過(guò)程中的邊緣識(shí)別性能，避免出現(xiàn)需要額外的數(shù)據(jù)整理分析的“彎曲的”邊緣部分。
利用具有足夠的品質(zhì)和放大倍數(shù)的合適的顯微測(cè)量裝置，在支持片“側(cè)立著”時(shí)攝取到“測(cè)試邊緣”圖象，由此得到各個(gè)樣品的圖象。利用下列設(shè)得到數(shù)據(jù)Keyence VH-6100(20倍透鏡)視頻裝置，其中的視頻圖片由一個(gè)Sony視頻印相機(jī)的Mavigraph裝置印制。用Hewlett Packard ScanJet IIP掃描儀對(duì)視頻圖片進(jìn)行圖象掃描。在MacIntosh IICi計(jì)算機(jī)上利用1.45版的NIH MAC圖象軟件進(jìn)行圖象分析。
利用這一設(shè)備，首先得到一幅網(wǎng)格刻度長(zhǎng)度為.500″、在計(jì)算機(jī)圖像分析程序中用來(lái)對(duì)設(shè)定進(jìn)行校正的增量值為.005″的校準(zhǔn)圖象。然后對(duì)所有待測(cè)樣品進(jìn)行視頻成象及視頻圖象印制。接著，以100dpi(256灰度級(jí))對(duì)所有視頻圖片進(jìn)行圖象掃描，形成合適的Mac圖象文本格式。最后，用MacImage 1.45計(jì)算機(jī)程序?qū)γ總€(gè)圖象文件(包括校準(zhǔn)文件)進(jìn)行分析。用所選擇的手工在線測(cè)量工具測(cè)量所有樣品。在這些樣品的兩個(gè)側(cè)邊進(jìn)行測(cè)量，并將長(zhǎng)度記錄下來(lái)。對(duì)簡(jiǎn)單的薄膜狀(薄的及厚度恒定的)樣品只需測(cè)量一個(gè)側(cè)邊。對(duì)多層及厚的泡沫樣品要在其兩個(gè)側(cè)邊進(jìn)行測(cè)量。要沿著所切樣品的整個(gè)測(cè)量長(zhǎng)度作出長(zhǎng)度測(cè)量軌跡。對(duì)于嚴(yán)重變形的樣品，可能需要多個(gè)(部分重疊的)圖象來(lái)覆蓋整個(gè)所切樣品。在這些情況下，要選擇兩個(gè)重疊圖象所共有的特征作為“標(biāo)記”，以便使圖象長(zhǎng)度的讀數(shù)鄰接但不重疊。
最后，對(duì)每個(gè)區(qū)域的5個(gè)獨(dú)立的1/2″的測(cè)量樣品的長(zhǎng)度進(jìn)行平均，得到各區(qū)域的表面徑長(zhǎng)的最終測(cè)量值。各個(gè)測(cè)量樣品的“表面徑長(zhǎng)”將是兩側(cè)邊的表面徑長(zhǎng)的平均值。
泊松橫向收縮系數(shù)在一臺(tái)與Gateway 2000 486/33Hz計(jì)算機(jī)(可從Gateway 2000，N.SiouxCity，South Dakota購(gòu)買到)面接的Instron Model 1122儀(可從InstronCorporation of Canton，Massachusetts購(gòu)買到)上，利用Test WorksTM軟件(可從Sintech，Inc.of Research Triangle Park，North Carolina購(gòu)買到)測(cè)得泊松橫向收縮系數(shù)。對(duì)于每一次測(cè)試，都將測(cè)試所需的所有基本參數(shù)輸入到TestWorksTM軟件中。把手工測(cè)得的樣品寬度值與Test WorksTM軟件中測(cè)得的伸長(zhǎng)率結(jié)合起來(lái)，完成數(shù)據(jù)采集。
用于這一測(cè)試的樣品是尺寸為1″寬×4″長(zhǎng)的樣品，將這些樣品切割成使其長(zhǎng)軸與樣品的第一區(qū)的方向平行。應(yīng)當(dāng)用鋒利的刀具或足夠鋒利的、能精確地切下1″寬的樣品的切割設(shè)備來(lái)切割樣品。重要的是，應(yīng)當(dāng)切下一個(gè)“有代表性的樣品”，以便得到能代表變形區(qū)的整個(gè)圖案的對(duì)稱性的區(qū)域。有時(shí)也存在這樣的情況(由于變形部分的尺寸變化或區(qū)域1和2之間的相對(duì)幾何關(guān)系的變化)，即，需要切下比此處所要求的樣品更大或更小的樣品。在這種情況下，很重要的一點(diǎn)是，(對(duì)任何一個(gè)記錄數(shù)據(jù))要注意記錄樣品的尺寸、它取自變形區(qū)域的哪一個(gè)部分、并且最好包括一張樣品所在的具有代表性的部位的簡(jiǎn)圖。一般說(shuō)來(lái)，如果可能的話，要使實(shí)際拉伸部分的“長(zhǎng)寬比”(l1∶w1)保持在2∶1。對(duì)五個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)試。
Instron儀的夾具包括一對(duì)氣動(dòng)夾頭，這對(duì)氣動(dòng)夾頭有一個(gè)平的表面和一個(gè)與平的表面相對(duì)的帶有一個(gè)半圓形的凸起的表面，這對(duì)氣動(dòng)夾頭能將所有夾持力集中在一條與所測(cè)拉伸方向垂直的線上。在樣品和夾具之間不允許有滑動(dòng)。當(dāng)用一個(gè)安裝在夾具旁邊的鋼尺測(cè)量時(shí)，兩條夾持力線之間的距離應(yīng)當(dāng)為2″。從現(xiàn)在開(kāi)始，將這一距離稱作“測(cè)量長(zhǎng)度”。
在將樣品安裝到夾具上時(shí)，要使其長(zhǎng)軸與外加拉伸的方向垂直。應(yīng)當(dāng)將代表整個(gè)幾何形態(tài)的區(qū)域?qū)ΨQ地集中在兩個(gè)夾頭之間。將十字頭速度設(shè)為10英寸/分鐘。將十字頭移到指定的應(yīng)變部位(在20％和60％兩個(gè)伸長(zhǎng)率下進(jìn)行測(cè)試)。用鋼尺測(cè)得樣品最窄點(diǎn)的寬度(W2)，精確到0.02″。在TestWorks軟件上記錄在外加拉伸方向上的伸長(zhǎng)，精確到0.02″。用下列公式計(jì)算泊松橫向收縮率(PLCE)PLCE=|W2-W1|W1|12-11|11]]>其中，W2＝在外加縱向拉伸下的樣品寬度；
W1＝樣品的原始寬度；l2＝在外加縱向拉伸下的樣品長(zhǎng)度；l1＝樣品的原始長(zhǎng)度(測(cè)量長(zhǎng)度)；對(duì)每一次給定拉伸，用五個(gè)不同的樣品在20％和60％的伸長(zhǎng)率下進(jìn)行測(cè)量。在給定伸長(zhǎng)率下的PLCE是五次測(cè)量的平均值。
滯后測(cè)試滯后測(cè)試用于測(cè)試材料的永久變形率和應(yīng)力松馳率。在一臺(tái)與Gateway 2000 486/33Hz計(jì)算機(jī)(可從Gateway 2000，N.Sioux City，SouthDakota57049購(gòu)買到)面接的Instron Model 1122儀(可從Instron Corporation ofCanton，Mass.購(gòu)買到)上，利用Test WorksTM軟件(可從Sintech，Inc.ofResearch Triangle Park，North Carolina 27709購(gòu)買到)進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于每一次測(cè)試，都將測(cè)試所需的所有基本參數(shù)(即，十字頭速度，最大伸長(zhǎng)率點(diǎn)以及持續(xù)時(shí)間)輸入到Test WorksTM軟件中。同樣，也是利用Test WorksTM軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析及作圖。
用于這一測(cè)試的樣品是尺寸為1″寬×4″長(zhǎng)的樣品，這些樣品被切得使其長(zhǎng)軸與樣品的最大伸長(zhǎng)率的方向平行。應(yīng)當(dāng)用鋒利的精密刀具或足夠鋒利的、能精確地切下1″寬的樣品的切割設(shè)備來(lái)切割樣品。(如果材料有多于一個(gè)的拉伸方向，則應(yīng)當(dāng)沿平行于各代表性的拉伸方向取樣。)切樣品時(shí)應(yīng)當(dāng)保證能得到代表變形區(qū)的整個(gè)圖案的對(duì)稱性的區(qū)域。有時(shí)也存在這樣的情況(由于變形部分的尺寸變化或區(qū)域1和2之間的相對(duì)幾何關(guān)系的變化)，其中，需要切下比此處所要求的樣品更大或更小的樣品。在這種情況下，很重要的一點(diǎn)是(對(duì)任何一個(gè)記錄數(shù)據(jù))要注意記下樣品的尺寸、它取自變形區(qū)域的哪一個(gè)部分、最好包括一張樣品所用的具有代表性的部位的簡(jiǎn)圖。一般對(duì)每一種材料要在20％、60％和100％的應(yīng)變下進(jìn)行三次獨(dú)立的測(cè)試。在每一個(gè)伸長(zhǎng)率下對(duì)一種給定材料的三個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)試。
Instron儀的夾具包括一對(duì)氣動(dòng)夾頭，這對(duì)氣動(dòng)夾頭有一個(gè)平的表面和一個(gè)與該平的表面相對(duì)的帶有一個(gè)半圓形的凸起的表面，半圓形的凸起能最大程度地減少樣品的滑動(dòng)，這對(duì)氣動(dòng)夾頭能將所有夾持力集中在一條與所測(cè)應(yīng)力方向垂直的線上。當(dāng)用一個(gè)安裝在夾頭旁邊的鋼尺測(cè)量時(shí)，兩條夾持力線之間的距離應(yīng)當(dāng)為2″。從現(xiàn)在開(kāi)始，將這一距離稱作“測(cè)量長(zhǎng)度”。在將樣品安裝到夾具上時(shí)，要使其長(zhǎng)軸與外加伸長(zhǎng)率的方向垂直。將十字頭速度設(shè)為10英寸/分鐘。將十字頭移到指定的最大伸長(zhǎng)率部位并且在這個(gè)伸長(zhǎng)率下將樣品夾持30秒鐘。在30秒鐘之后，使十字頭回到其原始位置(0％伸長(zhǎng)率)并在這一位置上保持60秒鐘。然后又使十字頭回到與第一次循環(huán)所用的相同的最大伸長(zhǎng)率位置，保持30秒鐘然后再回到零點(diǎn)。
作出兩次循環(huán)的曲線圖。用下面的公式對(duì)第一次循環(huán)中得到的力的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到應(yīng)力松馳率
永久變形率是在第二次循環(huán)中樣品開(kāi)始抵抗拉伸時(shí)的百分伸長(zhǎng)率。針對(duì)每一次測(cè)得的最大伸長(zhǎng)率值，記錄下三個(gè)樣品的平均應(yīng)力松馳率和永久變形率。
抗拉試驗(yàn)抗拉試驗(yàn)用于測(cè)定材料的力-百分伸長(zhǎng)率及材料的有效伸長(zhǎng)率。在一臺(tái)與Gateway 2000 486/33Hz計(jì)算機(jī)(可從Gateway 2000，N.SiouxCity，South Dakota購(gòu)買到)面接的Instron Model 1122儀(可從InstronCorporation of Canton，Mass.購(gòu)買到)上，利用Test WorksTM軟件(可從Sintech，Inc.of Research Triangle Park，North Carolina購(gòu)買到)進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于每一次測(cè)試，都將測(cè)試所需的所有基本參數(shù)輸入到Test WorksTM軟件中。同樣，也是利用Test WorksTM軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析及作圖。
用于這一測(cè)試的樣品是尺寸為1″寬×4″長(zhǎng)的樣品，這些樣品被切割得使其長(zhǎng)軸與樣品的最大伸長(zhǎng)率的方向平行。應(yīng)當(dāng)用鋒利的精密刀具或足夠鋒利的、能精確地切下1″寬的樣品的切割設(shè)備來(lái)切割樣品。(如果材料有多于一個(gè)的拉伸方向，則應(yīng)當(dāng)沿平行于各代表性的拉伸方向取樣。)切樣品時(shí)應(yīng)當(dāng)保證能得到代表變形區(qū)的整個(gè)圖案的對(duì)稱性的區(qū)域。有時(shí)也存在這樣的情況(由于變形部分的尺寸變化或區(qū)域1和2之間的相對(duì)幾何關(guān)系的變化)，其中，需要切下比此處所要求的樣品更大或更小的樣品。在這種情況下，很重要的一點(diǎn)是，(對(duì)任何一個(gè)記錄數(shù)據(jù))要注意記下樣品的尺寸、它取自變形區(qū)域的哪一個(gè)部分、并且最好是最好包括一張樣品所用的具有代表性的部位的簡(jiǎn)圖。對(duì)一種給定材料的三個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)試。
Instron儀的夾具包括一對(duì)氣動(dòng)夾頭，這對(duì)氣動(dòng)夾頭有一個(gè)平的表面和一個(gè)與平的表面相對(duì)的帶有一個(gè)半圓形的凸起的表面，半圓形的凸起能最大程度地減少樣品的滑動(dòng)，這對(duì)氣動(dòng)夾頭能將所有夾持力集中在一條與所測(cè)應(yīng)力方向垂直的線上。當(dāng)用一個(gè)安裝在夾具旁邊的鋼尺測(cè)量時(shí)，兩條夾持力線之間的距離應(yīng)當(dāng)為2″。從現(xiàn)在開(kāi)始，將這一距離稱作“測(cè)量長(zhǎng)度”。在將樣品安裝到夾具上時(shí)，要使其長(zhǎng)軸與外加伸長(zhǎng)率的方向垂直。將十字頭速度設(shè)為10英寸/分鐘。用十字頭拉伸樣品直到樣品斷裂，在斷裂點(diǎn)，十字頭停下并返回其原始位置(0％伸長(zhǎng)率)。
有效伸長(zhǎng)率是這樣一個(gè)點(diǎn)，在該點(diǎn)處，力-伸長(zhǎng)率曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，在該點(diǎn)之后，使樣品進(jìn)一步伸長(zhǎng)所需要的力急劇增加。記錄下三個(gè)樣品的有效伸長(zhǎng)率的平均值。
盡管已經(jīng)圖示并描述了本發(fā)明的一些具體實(shí)施方案，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下還可做出多種變化和改進(jìn)。因此，本文所附的權(quán)利要求將覆蓋在本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種柔軟網(wǎng)面材料，其特征在于包括一些第一區(qū)和一些與所述的第一區(qū)具有相同的材料成分的第二區(qū)，所述的第一區(qū)的一部分在一個(gè)第一方向上伸展，而所述的第一區(qū)的其余部分在一個(gè)垂直于所述的第一方向的第二方向上伸展，從而彼此相交，所述的第一區(qū)構(gòu)成一個(gè)完全圍繞著所述的第二區(qū)的邊界，所述的第二區(qū)包括一些向上凸起的羅紋狀的部分，當(dāng)所述的網(wǎng)面材料受到一個(gè)沿著至少一條軸線施加的外加拉伸時(shí)，所述的第一區(qū)產(chǎn)生分子水平的變形和幾何變形，所述的第二區(qū)先產(chǎn)生一種基本上為幾何變形的變形。
2.一種沿著至少一條軸線表現(xiàn)出類似彈性的特性的柔軟網(wǎng)面材料，所述的網(wǎng)面材料的特征在于包括一些第一區(qū)和一些第二區(qū)，所述的第一區(qū)與所述的第二區(qū)具有相同的材料成分，并且各自具有一個(gè)未拉伸狀態(tài)下的投影徑長(zhǎng)，所述的第一區(qū)的一部分在一個(gè)第一方向上伸展，而所述的第一區(qū)的其余部分在一個(gè)垂直于所述的第一方向的第二方向上伸展，從而彼此相交，所述的第一區(qū)構(gòu)成一個(gè)完全圍繞著所述的第二區(qū)的邊界，所述的第二區(qū)包括一些向上凸起的羅紋狀的部分，當(dāng)所述的網(wǎng)面材料受到在一個(gè)基本上平行于所述的軸線的方向上的外加拉伸時(shí)，所述的第一區(qū)產(chǎn)生分子水平的變形和幾何變形，所述的第二區(qū)先產(chǎn)生一種基本上為幾何變形的變形，當(dāng)所述的外加拉伸解除時(shí)，所述的第一區(qū)和所述的第二區(qū)基本上恢復(fù)到它們未拉伸時(shí)的投影徑長(zhǎng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的網(wǎng)面材料，其中，所述的第一區(qū)和所述的第二區(qū)彼此不相同。
4.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的網(wǎng)面材料，其中，所述的第一區(qū)中基本上沒(méi)有所述的羅紋狀的部分。
5.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的網(wǎng)面材料，其中，所述的羅紋狀的部分具有一個(gè)主軸和一個(gè)副軸。
6.如權(quán)利要求5所述的網(wǎng)面材料，其中，所述的第一區(qū)和所述的第二區(qū)由至少一層薄膜材料構(gòu)成。
7.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的網(wǎng)面材料，其中，所述的網(wǎng)面材料是一次性吸濕用品上的底片。
8.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的網(wǎng)面材料，其中，所述的網(wǎng)面材料是一次性吸濕用品上的底片的一部分。
9.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的網(wǎng)面材料，其中，所述的網(wǎng)面材料是一次性吸濕用品上的頂片。
10.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的網(wǎng)面材料，其中，所述的網(wǎng)面材料是一次性吸濕用品上的頂片的一部分。
11.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的網(wǎng)面材料，其中，所述的網(wǎng)面材料是由兩層或多層材料組成的疊層。
12.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的網(wǎng)面材料，其中，當(dāng)沿著垂直于所述的軸線的方向測(cè)量時(shí)，所述的網(wǎng)面材料在伸長(zhǎng)率為60％時(shí)的泊松橫向收縮系數(shù)小于大約0.4。
全文摘要
一種柔軟網(wǎng)面材料,該材料在受到先施加而后再松開(kāi)的拉伸時(shí),沿著至少一條軸線表現(xiàn)出類似彈性的特性。該網(wǎng)面材料包括一種具有一些第一區(qū)和一些與第一區(qū)具有相同的材料成分的第二區(qū)的可伸縮的網(wǎng)格。第一區(qū)的一部分在一個(gè)第一方向上伸展,而其余部分則在一個(gè)垂直于第一方向的第二方向上伸展,從而彼此相交。這些第一區(qū)構(gòu)成一個(gè)完全圍繞著這些第二區(qū)的邊界。第二區(qū)包括一些向上凸起的羅紋狀的部分。
文檔編號(hào)A61F13/00GK1251512SQ97196391
公開(kāi)日2000年4月26日 申請(qǐng)日期1997年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月31日
發(fā)明者巴里·J·安德森, 戴維·J·K·高萊特, 希利亞·S·羅德里格斯 申請(qǐng)人:普羅克特和甘保爾公司