專利名稱：生產(chǎn)彈性無(wú)紡層壓材料的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來(lái)制造彈性無(wú)紡層壓材料的方法和裝置。更具體地講，本發(fā)明涉及用來(lái)制造包含多根彈性線和無(wú)紡材料的彈性無(wú)紡層壓材料的裝置。
背景技術(shù)：
一次性流體處理制品經(jīng)常在高速轉(zhuǎn)換加工生產(chǎn)線上用織物、薄膜、泡沫和彈性部件等的連續(xù)纖網(wǎng)制造。這些制品中的許多優(yōu)選包括一個(gè)彈性區(qū)域或部件。典型地，無(wú)紡材料至少在一側(cè)，優(yōu)選在兩側(cè)，覆蓋彈性部件。下文將無(wú)紡材料和彈性部件的這種組合稱為彈性無(wú)紡層壓材料。
彈性無(wú)紡層壓材料典型地包括粘合到無(wú)紡材料上的彈性部件。彈性部件可包含彈性薄膜或彈性線，然而彈性線通常比彈性薄膜更優(yōu)選，因?yàn)閺椥跃€需要較少的材料并且提供在排列和拉伸性能方面的柔韌性。在這種層壓材料中，多根彈性線連接到無(wú)紡材料，同時(shí)該多根線處于拉伸狀態(tài)，使得當(dāng)彈性線松馳時(shí)，無(wú)紡材料聚集在其粘合至彈性線的位置之間，形成褶皺。所得層壓材料具有可伸展性以致褶皺允許彈性部件延長(zhǎng)。1988年1月19日公布的授予Vander Wielen等人的美國(guó)專利4,720,415公開了這種層壓材料。
具有彈性線的彈性無(wú)紡層壓材料可通過(guò)將多根加熱的長(zhǎng)絲擠壓到傳送帶或軋輥來(lái)生產(chǎn)，長(zhǎng)絲在傳送帶或軋輥處冷卻并被輸送到無(wú)紡材料?？晒┻x擇地，多根線可從供應(yīng)軋輥展開，并連接到無(wú)紡材料。在另一種情況下，在無(wú)紡材料上均勻地布置所述線是困難的。彈性線典型地輸送到無(wú)紡材料，通過(guò)將二者的組合穿過(guò)由兩個(gè)軋輥形成的輥隙來(lái)粘合。在輸送到無(wú)紡材料的過(guò)程中，彈性線典型地未被支撐。由于振動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)速度的原因，彈性線往往不再對(duì)齊，并且交迭、纏繞和與緊鄰的線綁在一起。另外，所述無(wú)支撐線可能斷開或粘住傳送帶，根本不再輸送到無(wú)紡材料。斷開的線可能在傳送帶或傳送輥這樣的裝置上堵塞，導(dǎo)致停產(chǎn)。
因此，提供一種用來(lái)生產(chǎn)能夠在受控分配中將多根連續(xù)的彈性線置于匹配的無(wú)紡材料上的彈性無(wú)紡層壓材料的方法和裝置是有益的。另外，提供一種能夠自動(dòng)俘獲并將未能輸送到無(wú)紡材料的彈性線穿線的方法和裝置是有益的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用于在受控分配中生產(chǎn)包含粘合到無(wú)紡織網(wǎng)的多根彈性線的彈性無(wú)紡層壓材料的裝置和方法。該裝置包括一個(gè)用來(lái)在轉(zhuǎn)筒的冷卻表面上擠出多根彈性線的擠出機(jī)，轉(zhuǎn)筒將多根彈性線輸送至與第二軋輥形成輥隙的第一軋輥。第一無(wú)紡材料從第一無(wú)紡材料源供應(yīng)到第二軋輥。第一軋輥定位在緊鄰轉(zhuǎn)筒的冷卻表面的位置以接收多根彈性線，同時(shí)在輸送過(guò)程中考慮無(wú)支撐線的最小跨距。該裝置可包括將具有第二粘合表面的第二無(wú)紡材料供應(yīng)給與第二軋輥形成輥隙的第一軋輥的第二無(wú)紡材料源。對(duì)于該實(shí)施方案，當(dāng)?shù)诙o(wú)紡材料經(jīng)過(guò)第一軋輥時(shí)，多根彈性線直接輸送到第二粘合表面上。第一和第二無(wú)紡材料以第二速度V2通過(guò)面對(duì)面排列內(nèi)的輥隙，將以小于V2的第一速度V1從轉(zhuǎn)筒的冷卻表面輸送的彈性線夾在中間。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，該裝置包括緊鄰轉(zhuǎn)筒的冷卻表面的惰輥，所述惰輥從多根線被輸送到第一軋輥的點(diǎn)為逆時(shí)針方向。惰輥引導(dǎo)第一無(wú)紡材料的第一粘合表面接觸轉(zhuǎn)筒的冷卻表面，使第一粘合表面移除粘住轉(zhuǎn)筒的冷卻表面未能輸送到第一軋輥的彈性線。在掃過(guò)轉(zhuǎn)筒的冷卻表面后，緊鄰第二軋輥形成輥隙的樞軸軋輥將第一無(wú)紡材料反向，使收集到第一粘合表面上的任何線從樞軸軋輥處排出。一系列軋輥引導(dǎo)第一無(wú)紡材料首先離開樞軸軋輥，然后返回至形成輥隙的第二軋輥附近，通過(guò)首次經(jīng)過(guò)樞軸軋輥下側(cè)的第一粘合表面來(lái)再次收集從樞軸軋輥排出的彈性線。清掃轉(zhuǎn)筒的冷卻表面不僅使轉(zhuǎn)筒表面不再有彈性線，而且提供了一種在開動(dòng)期間將多根彈性線穿至第一軋輥的方法。
在一個(gè)可供選擇的實(shí)施方案中，包含第一和第二無(wú)紡材料且在其間夾住多根彈性線的彈性無(wú)紡層壓材料可從輥隙行進(jìn)到形成S形環(huán)繞的至少兩對(duì)軋輥。形成S形環(huán)繞的第一對(duì)軋輥以某一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，提供一個(gè)約等于V2的表面速度。形成S形環(huán)繞的第二對(duì)軋輥以某一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，提供了大于V2的表面速度V3。加速度使層壓材料超限應(yīng)變，導(dǎo)致額外拉伸。


雖然本說(shuō)明書通過(guò)特別指出并清楚地要求保護(hù)本發(fā)明的權(quán)利要求作出結(jié)論，但應(yīng)該相信通過(guò)下述結(jié)合附圖的說(shuō)明可更好地理解本發(fā)明。附圖均無(wú)需按比例縮放。
圖1是依照本發(fā)明的用于層壓無(wú)紡材料和彈性部件的多根彈性線來(lái)形成彈性無(wú)紡層壓材料的裝置的示意性側(cè)正視圖。
圖2是用于層壓第一無(wú)紡材料和第二無(wú)紡材料且將多根彈性線夾在中間的裝置的示意性側(cè)正視圖。
圖3是圖2裝置的示意性側(cè)正視圖，包括使第一無(wú)紡材料能夠?qū)⑥D(zhuǎn)筒上的殘余彈性線在與輥隙處的多根彈性線連接之前清掃干凈的特性。
圖4a是在圖1至圖3描述的裝置上生產(chǎn)的彈性無(wú)紡層壓材料的側(cè)視圖。
圖4b是圖4a描述的彈性無(wú)紡層壓材料的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的方法和裝置旨在提供更多消費(fèi)者期望的彈性無(wú)紡層壓材料，該材料適用于包括一次性流體處理制品在內(nèi)的多種制品。彈性無(wú)紡層壓材料包括無(wú)紡材料和由至少一層多根彈性線和至少一層無(wú)紡材料組成的彈性部件。該方法和裝置能夠有效地生產(chǎn)具有彈性線的受控分配的彈性無(wú)紡層壓材料。
定義本文使用的下列術(shù)語(yǔ)與其普通含義一致，本說(shuō)明書提供進(jìn)一步的詳細(xì)解釋。
“實(shí)時(shí)拉伸”包括拉伸彈性部件并將拉伸的彈性部件粘合到無(wú)紡材料上。在粘合后，拉伸的彈性部件被釋放，使它收縮，導(dǎo)致“起皺的”無(wú)紡材料。當(dāng)起皺部分被拉動(dòng)時(shí)，起皺的無(wú)紡材料可伸展至約無(wú)紡材料達(dá)到其至少一個(gè)初始平面尺寸的程度。
“連續(xù)長(zhǎng)絲”是指連續(xù)形成聚合長(zhǎng)絲的線。通過(guò)將熔融的材料擠出通過(guò)具有某種類型和排列的毛細(xì)管孔的模具頭部而形成這種長(zhǎng)絲。
“受控分配”是指不具有交迭或線纏繞的彈性線的平行排列，從突出尖端至層壓材料尖端的彈性線之間距離的變化最小。
“轉(zhuǎn)換加工設(shè)備”是指生產(chǎn)一種或多種隨后組裝成一次性流體處理成品的流體處理制品部件的任何生產(chǎn)設(shè)備。它也可以生產(chǎn)供消費(fèi)者使用的完整的一次性流體處理成品。
“彈性部件”(“彈性的”、“彈性體”或“彈性性質(zhì)的”)是指表現(xiàn)出彈性的聚合物。它們包括當(dāng)對(duì)其松弛的初始長(zhǎng)度施加作用力時(shí)能夠拉伸或延長(zhǎng)至比其初始長(zhǎng)度長(zhǎng)10％以上的延長(zhǎng)長(zhǎng)度，而且當(dāng)所施加的力被釋放后將基本恢復(fù)至其初始長(zhǎng)度的任何材料。
本文中的“擠出裝置”或“擠出機(jī)”是指能夠通過(guò)一個(gè)或多個(gè)擠出模具擠出如聚合物這樣的熔融材料流的任何機(jī)器。
本文所用術(shù)語(yǔ)“擠出”是指用力使加熱的彈性部件通過(guò)一個(gè)或多個(gè)擠出模具以形成冷卻后成為固體的熔融彈性部件流的過(guò)程。
本文所用術(shù)語(yǔ)“熔融流”是指從擠出裝置出來(lái)的如聚合物這樣的加熱的液體材料的線性沉積。這樣的流可包括聚合物材料的連續(xù)長(zhǎng)絲、不連續(xù)纖維或者連續(xù)薄膜。熔融流冷卻時(shí)，形成彈性線。
本文所用術(shù)語(yǔ)“連接”包括將一種材料或部件直接或間接(通過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間構(gòu)件)固定到另一種材料或部件上的構(gòu)型。間接連接的實(shí)施例是粘合劑。直接粘合包括熱粘合和/或壓力粘合。連接可包括本領(lǐng)域所知的任何方法，包括例如粘合劑粘合、熱粘合、壓力粘合和超聲鍵合等等。
本文所用術(shù)語(yǔ)“無(wú)紡材料”是指采用如紡粘法、熔噴法等方法由連續(xù)(長(zhǎng))絲(纖維)和/或不連續(xù)(短)絲(纖維)制成的材料。無(wú)紡材料不具有紡織絲或編織絲模式。
無(wú)紡材料被典型描述為具有縱向和橫向。縱向是無(wú)紡材料被制造的方向。橫向是垂直于縱向的方向。無(wú)紡材料典型地沿縱向形成，該縱向?qū)?yīng)于纖維的長(zhǎng)的或卷繞的方向?？v向也是無(wú)紡材料中纖維定向的主要方向。
圖1顯示了依照本發(fā)明的用于生產(chǎn)彈性無(wú)紡層壓材料20的裝置100的側(cè)視圖。裝置100包括繞軸線114旋轉(zhuǎn)且具有表面速度V1的轉(zhuǎn)筒110。轉(zhuǎn)筒110用乙二醇冷卻來(lái)提供冷卻的外表面112。冷卻外表面的溫度維持在0℃至5℃之間?？紤]定向的目的，轉(zhuǎn)筒110具有介于12點(diǎn)鐘和3點(diǎn)鐘之間的第一象限111a、介于3點(diǎn)鐘和6點(diǎn)鐘之間的第二象限111b、介于6點(diǎn)鐘和9點(diǎn)鐘之間的第三象限111c、以及介于9點(diǎn)鐘和12點(diǎn)鐘之間的第四象限111d。
可設(shè)定轉(zhuǎn)筒110的尺寸來(lái)容納任何尺寸的層壓材料或加工裝配。例如，較大尺寸的轉(zhuǎn)筒110可用于離線材料生產(chǎn)操作，彈性無(wú)紡層壓材料存貯在軋輥之上，或者存貯在盒子內(nèi)以備后用。與轉(zhuǎn)換加工操作的上游合成一體的在線操作需要較小的轉(zhuǎn)筒尺寸。對(duì)于離線操作，轉(zhuǎn)筒的直徑可為約1米或者更大；然而對(duì)于在線操作，轉(zhuǎn)筒的直徑可為約0.5米或者更小。同樣，對(duì)于離線操作，轉(zhuǎn)筒的寬度可為約1米或更大；然而對(duì)于在線操作，轉(zhuǎn)筒的寬度可限于約1米或者更小。可通過(guò)依靠操作員指令能夠速升或者速降的變速馬達(dá)為轉(zhuǎn)筒110提供動(dòng)力，使之旋轉(zhuǎn)。
裝置100包括用于擠出彈性聚合物熔融流的擠出機(jī)120。擠出機(jī)120通過(guò)多個(gè)噴嘴122擠出聚合物的熔融流形成多根彈性線23，彈性線平行對(duì)齊流到旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112上。優(yōu)選地，彈性線擠出到轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112上，使得位于任何兩根相鄰線之間的距離的范圍為約1mm至約3mm。更優(yōu)選地，位于任何兩根相鄰的線之間的距離為約1.5mm。擠出機(jī)120安裝在第一和第四象限111a和111d之間，并且將多根彈性線23沉積在12∶00附近的轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112之上。
擠出機(jī)120優(yōu)選包括內(nèi)置測(cè)量泵、閥和噴嘴排列，其中為了提供聚合物的受控排放，測(cè)量泵和閥定位在接近噴嘴的內(nèi)部。聚合物的受控排放保證將適量的聚合物供應(yīng)給轉(zhuǎn)筒的冷卻表面，尤其在開始和結(jié)束期間。在停止期間，過(guò)量的聚合物流可引起轉(zhuǎn)筒的冷卻表面的局部受熱，這可能導(dǎo)致由彈性線粘住轉(zhuǎn)筒表面引起的聚合物堵塞。
第一和第二軋輥130和132安裝在轉(zhuǎn)筒110位于第三象限111c的冷卻表面112附近。第一和第二軋輥130和132繞兩條平行軸線旋轉(zhuǎn)，并且在其間形成輥隙134，每一個(gè)軋輥均提供表面速度V2。每一個(gè)軋輥的表面速度V2大于轉(zhuǎn)筒的表面速度V1。
第一軋輥130位于最接近轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112處，來(lái)最小化從轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112輸送到第一軋輥130的無(wú)支撐線的跨距150。優(yōu)選地，第一軋輥盡量位于接近轉(zhuǎn)筒的冷卻表面的位置，沒有實(shí)際接觸。分開二者的實(shí)測(cè)距離取決于轉(zhuǎn)筒和第一軋輥的尺寸。例如，對(duì)于直徑1米的轉(zhuǎn)筒和直徑為150mm的第一軋輥，轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112與第一軋輥130之間的距離可為約0.5mm至約5mm。無(wú)支撐線的跨距150的相應(yīng)長(zhǎng)度可為約18mm至約75mm。對(duì)于較小尺寸的轉(zhuǎn)筒，無(wú)支撐線的跨距150的長(zhǎng)度可短些。例如，具有150mm直徑的第一軋輥130的直徑為0.5米的轉(zhuǎn)筒可使第一軋輥130定位在距離轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112接近1mm的位置，并且限制無(wú)支撐線的跨距150的長(zhǎng)度為約22mm。
第一軋輥130在轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112附近接收多根線23，將位于轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112與第一軋輥130之間的無(wú)支撐線的跨距150最小化。優(yōu)選地，多根線23從轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112輸送到第一軋輥，使得所述線近似與轉(zhuǎn)筒的冷卻表面和第一軋輥130的表面相切，并且無(wú)支撐彈性線23的跨距150的長(zhǎng)度最小，該跨距范圍為約10mm至約200mm。優(yōu)選地，在輸送期間無(wú)支撐彈性線23的跨距150的長(zhǎng)度范圍為約20mm至約50mm。通過(guò)最小化輸送期間無(wú)支撐線的跨距的長(zhǎng)度，在受控分配中可將彈性線輸送到第一軋輥，在任何兩根相鄰線之間測(cè)量的從突出尖端至層壓材料尖端的距離的變化為30％或更小。例如，如果設(shè)定擠出機(jī)的原始間隔為1mm，那么位于任何兩根相鄰線之間的間隔范圍為0.7mm至1.3mm。
第一無(wú)紡材料源140將具有第一粘合表面22的第一無(wú)紡材料21供應(yīng)給與第一軋輥130形成輥隙134的第二軋輥132。位于第一無(wú)紡材料源140和第二軋輥132之間的第一粘合劑源142將粘合劑施加到第一粘合表面22。第一無(wú)紡材料21和多根彈性線23經(jīng)過(guò)由第一和第二軋輥130和132形成的輥隙134形成層壓材料。轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112的表面速度V1與第一和第二軋輥130和132的表面速度V2之間的速度差在輥隙處拉緊多根彈性線23。一旦所述線釋放應(yīng)變，在無(wú)紡材料內(nèi)就形成褶皺，從而提供彈性無(wú)紡層壓材料20。
當(dāng)離開輥隙134時(shí)，彈性無(wú)紡層壓材料20可直接輸送到轉(zhuǎn)換加工操作，這種操作可操縱層壓材料來(lái)形成像彈性腰帶、彈性護(hù)腕和彈性側(cè)片的一次性吸收制品的部件。可供選擇地，彈性無(wú)紡層壓材料20可與第二無(wú)紡材料或其它材料連接，并且存貯在軋輥上或盒子內(nèi)以備后用。
源于將多根線23連接到第一粘合表面22的方法，將粘合劑暴露在彈性線23之間的第一粘合表面22上，這可以阻礙任何向下的流動(dòng)轉(zhuǎn)換加工操作，并且實(shí)際上不可能將彈性無(wú)紡層壓材料存貯在軋輥上。因此，優(yōu)選覆蓋暴露在第一無(wú)紡材料21的第一粘合表面22上的彈性線23。這種覆蓋可包括連接到輥隙134的下游第一粘合表面22的柔韌的釋放紙。釋放紙可使層壓材料存貯在軋輥上，并且可在隨后的操作中移除。
可供選擇地，可提供第二無(wú)紡材料源160來(lái)提供有待與第一無(wú)紡材料21和多根彈性線23連接的第二無(wú)紡材料24。如圖2所示，第二無(wú)紡材料源160將具有第二粘合表面25的第二無(wú)紡材料24供應(yīng)給與第二軋輥132形成輥隙134的第一軋輥130。第一和第二無(wú)紡材料21和24經(jīng)過(guò)由第一和第二軋輥130和132形成的輥隙134，將多根彈性線23夾在中間。在輥隙134處，彈性線23上由于沿著縱向40拉伸而產(chǎn)生第一應(yīng)變。由于以第一速度V1在轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112上運(yùn)行的彈性線23和以第二速度V2分別在第二和第一軋輥132和130上運(yùn)行的第一和第二無(wú)紡材料21和24之間的速度差而引起應(yīng)變，第一速度V1和第二速度V2之間的速度差越大，所得應(yīng)變?cè)酱?。?duì)于本發(fā)明而言，該速度差在多根彈性線23上產(chǎn)生的應(yīng)變的范圍為約20％至約500％。
離開輥隙134后，彈性無(wú)紡層壓材料的延展性可通過(guò)超應(yīng)變拉伸纖維網(wǎng)而得到進(jìn)一步提高。例如，在圖2所示實(shí)施方案中，將層壓材料通過(guò)在輥隙134的下游形成S形環(huán)繞的至少兩對(duì)旋轉(zhuǎn)軋輥210和220，彈性無(wú)紡層壓材料20經(jīng)歷第二應(yīng)變。形成第一S形環(huán)繞212的第一對(duì)軋輥210提供表面速度V2，形成第二S形環(huán)繞222的第二對(duì)軋輥220提供大于V2的表面速度V3。當(dāng)通過(guò)S形環(huán)繞212和222時(shí)，層壓材料經(jīng)歷的速度的增加使層壓材料20承受過(guò)度的拉力，這增加了層壓材料至少20％的延展性。
由于彈性線具有斷開并粘住轉(zhuǎn)筒表面從而未能輸送到第一軋輥的傾向，在轉(zhuǎn)筒之上引起堵塞，因此從擠出機(jī)經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)筒向第一軋輥輸送彈性線很難維持較長(zhǎng)的時(shí)間。另外，在開啟時(shí)經(jīng)常需要將彈性線從轉(zhuǎn)筒的冷卻表面人工穿線至第一軋輥，因?yàn)閺椥跃€的輕的重量使它們粘住轉(zhuǎn)筒的表面，而不是自動(dòng)輸送到第一軋輥上。因此，圖3提供了一個(gè)可供選擇的實(shí)施方案，該方案包括一個(gè)附加裝置，該裝置用來(lái)維持在正常操作和開啟期間自動(dòng)穿線的軋輥的清潔。盡管圖3所示實(shí)施方案產(chǎn)生包含第一和第二無(wú)紡材料21、24的彈性層壓材料，所述裝置同樣適用于圖1所示用來(lái)制造包含單一無(wú)紡材料的彈性無(wú)紡層壓材料的裝置。
如圖3所示，惰輥170位于第一無(wú)紡材料源140和第二軋輥132之間，其緊鄰轉(zhuǎn)筒110的第二象限111b的冷卻表面112設(shè)置。惰輥170引導(dǎo)第一無(wú)紡材料21的第一粘合表面22在到達(dá)第二軋輥132之前與轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112接觸。通過(guò)與轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112接觸，第一粘合表面22可移除粘住轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112未能輸送到由第一和第二軋輥130、132形成的輥隙134的彈性線。
從轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112移除分散線之后，第一無(wú)紡材料21經(jīng)過(guò)一個(gè)相對(duì)于惰輥170的選定的距離可行進(jìn)到緊鄰形成輥隙134的第二軋輥132的樞軸軋輥180?？刹贾脴休S軋輥180來(lái)迫使第一無(wú)紡材料21在第二軋輥132附近反向，使任何從轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112收集的分散線從第一粘合表面22排出。優(yōu)選為小于約20mm直徑的小樞軸軋輥。在一個(gè)可供選擇的實(shí)施方案中，樞軸軋輥可用靜止板或薄片置換，然而因?yàn)殪o止板或薄片可在無(wú)紡材料上引起應(yīng)變，從而引起縮頸現(xiàn)象，因此樞軸軋輥是優(yōu)選的。
第一無(wú)紡材料24可從樞軸軋輥180進(jìn)入系列軋輥190。系列軋輥190相對(duì)于樞軸軋輥180布置，使得接近樞軸軋輥180的第一無(wú)紡材料21與離開樞軸軋輥180的第一無(wú)紡材料21之間的夾角185的范圍為0度至90度。如圖3所示，系列軋輥190引導(dǎo)第一無(wú)紡材料21首先從樞軸軋輥180離開，然后沿著通過(guò)樞軸軋輥180下的第一粘合表面22的路徑返回形成輥隙134的第二軋輥132，使得從第一粘合表面22排出的任何線在到達(dá)第二軋輥132之前，在樞軸軋輥180處可被重新收集到第一粘合表面22上。系列軋輥190還可以被布置從而在通過(guò)樞軸軋輥180下側(cè)之前將第一無(wú)紡材料21引導(dǎo)至用于將第一粘合劑施加到第一粘合表面22的第一粘合劑涂敷器142。
迫使第一無(wú)紡材料21的第一粘合表面22在第二象限111b與轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112接觸具有其它優(yōu)點(diǎn)，例如能夠使裝置在初始啟動(dòng)期間自動(dòng)穿線。在初始啟動(dòng)期間，彈性線23不具有足夠的重量與轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112自動(dòng)分離并輸送至第一軋輥130。結(jié)果，彈性線23粘住轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112，繞開第三象限111c的第一軋輥130。通過(guò)迫使第一粘合表面22接觸在第二象限111b中的轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112，彈性線23可從轉(zhuǎn)筒110的冷卻表面112移除，并且被重新引導(dǎo)至第一和第二軋輥130、132形成的輥隙134。
在一個(gè)實(shí)施方案中，夾在第一與第二無(wú)紡材料21和24中間的多根彈性線23通過(guò)將彈性層壓材料通過(guò)至少兩對(duì)旋轉(zhuǎn)軋輥200而受到第二應(yīng)變，旋轉(zhuǎn)軋輥定位在輥隙134的下游形成S形環(huán)繞。形成第一S形環(huán)繞212的第一對(duì)軋輥210提供表面速度V2，形成第二S形環(huán)繞222的第二對(duì)軋輥220提供大于V2的表面速度V3。速度的增加使層壓材料20過(guò)度拉緊，這可將層壓材料的延展性增加至少20％。
圖4a和圖4b圖示說(shuō)明了使用本發(fā)明的裝置和方法生產(chǎn)的彈性無(wú)紡層壓材料。圖4a以夸張的形式表示了第一和第二無(wú)紡材料21和24的褶皺，在第一和第二無(wú)紡材料21和24連接到彈性線23之后，出現(xiàn)褶皺峰28和褶皺谷29。褶皺用于描述交替出現(xiàn)的不規(guī)則褶皺峰28和褶皺谷29。如圖所示，第一和第二無(wú)紡材料21和24沿橫向45起皺，褶皺峰28和褶皺谷29沿縱向40交替。一旦縱向40的應(yīng)變位于彈性層壓材料20之上，褶皺就可以使第一和第二無(wú)紡材料21、24和多根彈性線23至少延伸到力墻點(diǎn)，這大約在褶皺平坦的附近。移除應(yīng)變時(shí)，多根彈性線23縮回它們的原始、松馳的長(zhǎng)度。這種收縮引起觀察到的第一和第二無(wú)紡材料21和24起皺。
采用多根彈性線23在載荷作用下長(zhǎng)度增加的百分比來(lái)度量應(yīng)變。例如，自由長(zhǎng)度為15厘米(cm)的可拉伸彈性線可承受載荷的作用，使得15cm的彈性線變?yōu)?8cm。這個(gè)3cm的長(zhǎng)度增加是15cm的20％(3/15)，或者20％的應(yīng)變。依照本發(fā)明生產(chǎn)的彈性無(wú)紡材料20可具有約20％至約500％范圍的應(yīng)變，優(yōu)選為約100％至約400％，更優(yōu)選為約200％至約400％。
由于彈性無(wú)紡層壓材料20的主要功能是可延伸，因此彈性無(wú)紡層壓材料20能夠在到達(dá)力墻之前產(chǎn)生至少約50％的應(yīng)變。盡管力墻通常被描述為接近平坦的褶皺處的點(diǎn)，但力墻典型地發(fā)生在需要應(yīng)變?cè)黾?0％的力增加至少約20％時(shí)。取決于彈性無(wú)紡層壓材料的設(shè)計(jì)選擇和具體應(yīng)用，彈性無(wú)紡層壓材料20在到達(dá)力墻之前可承受大于50％、100％、200％或300％的應(yīng)變。優(yōu)選地，依照本發(fā)明生產(chǎn)的彈性無(wú)紡層壓材料20在到達(dá)力墻之前能夠產(chǎn)生至少100％的應(yīng)變。更優(yōu)選地，在到達(dá)力墻之前，彈性無(wú)紡層壓材料20至少能夠產(chǎn)生200％的應(yīng)變。
第一無(wú)紡材料21和第二無(wú)紡材料24可包含本領(lǐng)域所知的任何無(wú)紡材料。第一無(wú)紡材料21和第二無(wú)紡材料24可包含由聚丙烯、聚乙烯、聚酯、尼龍、纖維素、聚酰胺或這些材料的組合制成的纖維。一種材料的纖維或者不同材料或材料組合的纖維可用在第一和/或第二無(wú)紡材料21、24中。
本領(lǐng)域所知的任何方法可用來(lái)制造第一無(wú)紡材料21和/或第二無(wú)紡材料24。示例性的方法包括紡粘法、紡粘-熔噴-紡粘法(SMS)、紡粘-熔噴-熔噴-紡粘法(SMMS)和粗梳法等。特別受歡迎的無(wú)紡材料包括高伸長(zhǎng)粗梳(HEC)無(wú)紡材料以及深度激活聚丙烯(DAPP)無(wú)紡材料。
第一無(wú)紡材料21和第二無(wú)紡材料24可包含內(nèi)部粘合的纖維，包括針刺纖維、水刺纖維、紡粘纖維、熱粘纖維和采用各種化學(xué)粘合的粘合纖維，例如膠乳粘合、粉末粘合等。優(yōu)選地，第一無(wú)紡材料21和/或第二無(wú)紡材料24的定量在約10gsm至約30gsm的范圍內(nèi)。
彈性線23優(yōu)選在第一無(wú)紡材料21和第二無(wú)紡材料24之間以平行等間隔排列延伸。然而，彈性線23可按任何期望的構(gòu)型排列。例如，通過(guò)改變單根彈性線的粗細(xì)或彈性線之間的間隔，可排列彈性線以提供彈性無(wú)紡層壓材料20具體的力特征圖。
另外，對(duì)彈性線23的形狀沒有限制。例如，典型的彈性線23具有圓橫截面形狀，但有時(shí)多根彈性線可具有不同的形狀，例如三葉形，或者平直(即象“帶子”一樣)形。進(jìn)一步，為了滿足具體應(yīng)用的要求，彈性線23的粗細(xì)或直徑可以改變。
多根彈性線23優(yōu)選由具有彈力的彈性熱塑性材料制成。彈性線可由液態(tài)彈性部件通過(guò)模具擠壓而制成，以達(dá)到期望的彈性線直徑和/或形狀。彈性線優(yōu)選為苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯或膠乳橡膠，直徑在約0.15mm和約0.5mm范圍內(nèi)，密度在約600kg/m3至約1250kg/m3范圍內(nèi)。
盡管將第一無(wú)紡材料21、第二無(wú)紡材料24和多根彈性線23描述為粘合接合，但它們可通過(guò)本領(lǐng)域所知的任何連接部件連接。一些適合的連接部件和/或連接方法的實(shí)施例包括但不限于粘合劑、內(nèi)聚物、熱結(jié)合、壓力粘合、機(jī)械粘合、超聲鍵合、射頻粘合和/或連接這些材料的任何已知方法的任何組合。
所有引用文獻(xiàn)的相關(guān)部分均引入本文以供參考；任何文獻(xiàn)的引用不可解釋為是對(duì)其作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。
盡管說(shuō)明和描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方案，但對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，在不背離本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的情況下可作出許多其它的變化和修改。因此，有意識(shí)地在附加的權(quán)利要求書中包括在本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)生產(chǎn)無(wú)紡彈性層壓材料的裝置，所述無(wú)紡彈性層壓材料由至少一種無(wú)紡材料和多根彈性線組成，所述裝置包括a)表面冷卻的轉(zhuǎn)筒，所述表面冷卻的轉(zhuǎn)筒繞軸線旋轉(zhuǎn)并具有表面速度V1，所述表面冷卻的轉(zhuǎn)筒具有介于12點(diǎn)鐘和3點(diǎn)鐘之間的第一象限、介于3點(diǎn)鐘和6點(diǎn)鐘之間的第二象限、介于6點(diǎn)鐘和9點(diǎn)鐘之間的第三象限、以及介于9點(diǎn)鐘和12點(diǎn)鐘之間的第四象限；b)擠出機(jī)，所述擠出機(jī)將多根彈性線平行對(duì)齊擠出到所述轉(zhuǎn)筒的第一和第二象限之間的冷卻表面上；c)在其間形成輥隙的第一和第二軋輥，其中所述第一軋輥緊鄰所述轉(zhuǎn)筒的冷卻表面，所述第一和第二軋輥中的每一個(gè)均具有表面速度V2，其中所述表面速度V2大于所述表面速度V1；d)第一無(wú)紡材料源，所述第一無(wú)紡材料源將具有第一粘合表面的第一無(wú)紡材料供應(yīng)給形成所述輥隙的第二軋輥；和e)第一粘合劑源，所述第一粘合劑源用來(lái)在所述輥隙前面將粘合劑施加到所述第一粘合表面上；所述轉(zhuǎn)筒將多根彈性線輸送至第一軋輥，其中在所述轉(zhuǎn)筒的冷卻表面與所述第一軋輥之間的無(wú)支撐線的跨距被最小化，以提供進(jìn)入所述輥隙并連接到第一無(wú)紡材料的第一粘合表面的彈性線的受控分配。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述擠出機(jī)包括內(nèi)置計(jì)量泵、閥和噴嘴排列，其中所述計(jì)量泵和閥緊鄰所述噴嘴，以提供聚合物的受控排放，限制在開始和停止期間的聚合物流。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中在所述轉(zhuǎn)筒的冷卻表面與所述第一軋輥之間的無(wú)支撐線的跨距與所述轉(zhuǎn)筒的冷卻表面和所述第一軋輥均相切。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中在所述轉(zhuǎn)筒的冷卻表面和所述第一軋輥之間的無(wú)支撐線的跨距介于約10mm和約200mm之間。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中在所述轉(zhuǎn)筒的冷卻表面和所述第一軋輥之間的無(wú)支撐線的跨距介于約20mm和約50mm之間。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，所述裝置還包括將具有第二粘合表面的第二無(wú)紡材料供應(yīng)給形成所述輥隙的第一軋輥的第二無(wú)紡材料源，其中在受控分配中，所述第一和第二無(wú)紡材料的第一和第二粘合表面在所述輥隙處以面對(duì)面的排列連接，將所述多根彈性線夾在中間。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，所述裝置還包括位于所述第二無(wú)紡材料源和形成所述輥隙的第一軋輥之間的第二粘合劑源，該粘合劑源用來(lái)在所述第二粘合表面到達(dá)所述輥隙之前將粘合劑施加到該表面上。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，所述裝置還包括至少兩對(duì)形成兩個(gè)S形環(huán)繞的與所述輥隙按序定位的軋輥，其中所述第一對(duì)軋輥的旋轉(zhuǎn)提供表面速度V2，并且其中所述第二對(duì)軋輥的旋轉(zhuǎn)提供大于V2的表面速度V3，其中所述S形環(huán)繞過(guò)度張緊所述彈性無(wú)紡層壓材料，將所述延展性增加至少20％。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，所述裝置還包括a)惰輥，所述惰輥位于所述第一無(wú)紡材料源和鄰近所述轉(zhuǎn)筒的冷卻表面的第二軋輥之間，所述惰輥引導(dǎo)所述第一粘合表面接觸所述轉(zhuǎn)筒的冷卻表面，使得所述第一粘合表面將無(wú)意中未能輸送到形成所述輥隙的第一軋輥的彈性線從所述轉(zhuǎn)筒的冷卻表面移除；b)樞軸軋輥，所述樞軸軋輥緊鄰形成所述輥隙的第二軋輥，距離所述惰輥選定的距離，所述樞軸軋輥使所述第一無(wú)紡材料在所述第二軋輥附近反向，使得從所述轉(zhuǎn)筒的冷卻表面收集的線從所述第一粘合表面排出；和c)系列軋輥，所述系列軋輥位于所述樞軸軋輥附近，所述系列軋輥被布置來(lái)引導(dǎo)所述第一無(wú)紡材料首先遠(yuǎn)離所述樞軸軋輥，然后返回到形成所述輥隙的第二軋輥，同時(shí)經(jīng)過(guò)所述樞軸軋輥下面的第一粘合表面來(lái)收集在進(jìn)入所述輥隙之前在所述樞軸軋輥處排出到第一粘合表面上的所述斷開的彈性線。
10.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述惰輥和樞軸軋輥被依次布置，使得在所述惰輥和所述樞軸軋輥之間所述第一無(wú)紡材料的第一粘合表面接觸所述轉(zhuǎn)筒的第二象限內(nèi)的冷卻表面。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述系列軋輥相對(duì)于所述樞軸軋輥布置，使得在接近所述樞軸軋輥的第一無(wú)紡材料和離開所述樞軸軋輥的第一無(wú)紡材料之間的夾角范圍為0度至90度。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中在任何兩根連接至所述第一無(wú)紡材料的第一粘合表面的相鄰彈性線之間測(cè)量的距離的變化小于所述擠出機(jī)平行對(duì)齊擠出到所述轉(zhuǎn)筒的冷卻表面上的相同的兩根相鄰彈性線之間測(cè)量的距離的30％。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在受控分配中用來(lái)生產(chǎn)包含連接到無(wú)紡織網(wǎng)的多根彈性線的彈性無(wú)紡層壓材料的裝置和方法。所述裝置包括用來(lái)將多根彈性線擠出到旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)筒的冷卻表面上的擠出機(jī)，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)筒將所述線平行對(duì)齊輸送到兩個(gè)繞平行軸線旋轉(zhuǎn)的軋輥形成的輥隙。在受控分配中所述轉(zhuǎn)筒將多根彈性線輸送到與無(wú)紡材料粘合的輥隙。
文檔編號(hào)D04H13/00GK1795098SQ200480014246
公開日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2004年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月2日
發(fā)明者尤維·施奈德, 克里斯托弗·J·施米茨, 馬丁·G·斯凱夫 申請(qǐng)人:寶潔公司