專利名稱：在網(wǎng)狀物中形成固結(jié)區(qū)域以及包含此區(qū)域的網(wǎng)狀物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對包括多種熱塑性對應地可熔化的化合物的網(wǎng)狀物進行熱處理的裝置和方法，通過采用熱能量源如超聲波能量來創(chuàng)建可任選地包括開口的固結(jié)區(qū)域，還涉及包含固結(jié)區(qū)域的網(wǎng)狀物。在一個特定的方面，本發(fā)明涉及用于通過使用具有多個圓周肋的管狀砧來創(chuàng)建橢圓形固結(jié)區(qū)域的裝置和方法。
背景技術(shù)：
使用熱能對包含可熔化成分的網(wǎng)狀物進行處理在本技術(shù)領(lǐng)域是眾所周知的，既用于粘合此類網(wǎng)狀物和/或在此類網(wǎng)狀物上創(chuàng)建開口，如通過將網(wǎng)狀物穿過兩個軋輥的輥隙，這兩個軋輥之一或兩個可以被加熱和/或被壓花。這個原則照這樣可被應用到固結(jié)網(wǎng)狀物,如非織造網(wǎng)狀物,或通過將網(wǎng)狀物彼此連接,如創(chuàng)建接縫似的粘合。例如，紡織品和個人用品行業(yè)的企業(yè)往往制造超聲焊接的物品，如尿布，衣物等。US6457626 (布蘭森(Branson))描述了一個旋轉(zhuǎn)砧和包括兩個對稱的兩半的一個旋轉(zhuǎn)喇叭形輻射體(horn)用于在紡織和個人用品行業(yè)超聲波焊接尿布、衣服以及用于薄膜密封行業(yè)的用途。US6517651 (Tefron)描述了與旋轉(zhuǎn)砧協(xié)作的固定超聲波喇叭形輻射體。US65187650 (Kimberly-Clark)涉及用于在棍隙內(nèi)順序推進工件段而間歇地創(chuàng)建超聲粘合點(bonds)的裝置和方法。該裝置 被設(shè)計為具有足夠的剛性，使得超聲波喇叭形輻射體和砧可以在一起而只有低水平的干擾。在EP1144187A1中描述了一種方法，其中粘合輥上的圓形突起創(chuàng)建了顯示為一種特定三維截面的圓形粘合點。然而，建造此軋輥及其操作是困難的，且圓形粘合點不容許材料的方向特性有差別。在W02008/129138中，單獨的粘合點呈現(xiàn)出具有在機器中對應機器橫向上對齊的橢形邊界的形狀。根據(jù)其說明書，這改善了耐磨損性而不損害柔軟性和懸垂性。W099/014415披露了一種網(wǎng)狀物的粘合樣式,該樣式顯不相對于機器方向按一定傾斜角度安排的橢形粘合點。在W009/021473 (PEGAS)中，一種粘合樣式被描述為具有機器方向上延伸的多個粘合點。在其粘合輥上，這些粘合點突起具有一個橢形的形狀和梯形的截面。在US6713159 (K-C)中描述了一種包含橢形粘合點的接縫樣式。US6220490 (K-C)披露了一種接縫樣式，該接縫樣式具有用于橫跨接縫特定應力分布的至少兩種子樣式。在涉及創(chuàng)建緞帶狀非織造物的US5620779中，粘合樣式被描述為包括橢形和/或橢圓形以及粘合樣式相對于機器方向的傾斜。還已知使用超聲波用于在網(wǎng)狀材料中創(chuàng)建開口，如US3949127或US3966519(涉及非織造材料)中所描述的，或US3756880 (涉及薄膜)。這些已知方法的特征是，能量發(fā)射源(例如超聲焊極)和反作用砧的整個系統(tǒng)被設(shè)計得非常堅硬和剛性，因為認為系統(tǒng)的柔性會引起不準確性并影響能量傳輸。概述本發(fā)明是一種裝置，或通過塑性變形固結(jié)一個或多個網(wǎng)狀物的一個或多個區(qū)域，其中這個或多個網(wǎng)狀物包括熱塑性材料并顯示出長度U)，寬度(y)和厚度(z)方向。該裝置顯不出相對于該裝置的與該一個或多個網(wǎng)狀物移動方向相對齊的X或機器方向，與該一個或多個網(wǎng)狀物的寬度相對齊的y或機器橫向。該裝置包括:一個或多個能量源，用于增加該一個或多個網(wǎng)狀物的至少一個或多個區(qū)域的溫度；一個第一和一個第二砧，形成一個空隙并且被適配成在其中接收該一個或多個網(wǎng)狀物，使得這些網(wǎng)狀物的厚度或z方向與空隙寬度相對齊；以及一個的空隙寬度調(diào)整裝置，被適配成在該空隙中施加壓力到一個或多個網(wǎng)狀物上。第一砧包括一個X方向上的長形柔性構(gòu)件，該長形柔性構(gòu)件至少在其y和z方向的第一砧支撐結(jié)構(gòu)上是柔性的。優(yōu)選地，形成該第一砧的柔性長形構(gòu)件具有X方向的延伸，該延伸至少是其主要截面距離的平均值的兩倍長。該第一砧的柔性長形構(gòu)件優(yōu)選顯示出的柔性程度大于0.1mm,優(yōu)選大于0.2mm,更優(yōu)選大于0.5mm,并且其他合適的材料可以顯示出大于Imm或大于甚至Icm的值。在一個優(yōu)選的實施方式中，該柔性長形構(gòu)件可以包括金屬。
第一砧支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)選顯示出的硬度高于該長形構(gòu)件的硬度，并且可以實施為平面支撐物或圓柱形輥。在后者的情況下，該裝置進一步包括一個砧元件升降裝置，該砧元件升降裝置被定位成置相對于該空隙是靜止的并且適配成從空隙區(qū)域內(nèi)或其相鄰的支撐結(jié)構(gòu)中抬起柔性長形構(gòu)件的多個部分。
該裝置可以進一步包括一個阻尼元件，該阻尼元件被定位在長形砧構(gòu)件和砧支撐物之間并具有高于柔性長形構(gòu)件和柔性元件支撐物之一的柔性。優(yōu)選地，該阻尼元件顯示出低于長形構(gòu)件和第一砧支撐結(jié)構(gòu)兩者的硬度。
柔性長形站構(gòu)件具有在y方向和Z方向上的外部尺寸/延伸為小于80mm,優(yōu)選小于20mm,更優(yōu)選小于12mm。該·柔性長形構(gòu)件的至少一部分被定位在或凹入該支撐結(jié)構(gòu)的表面。
該裝置可以進一步包括一種柔性長形構(gòu)件成形裝置，該裝置被適配為在y方向上移動該柔性長形構(gòu)件的多個預定部分。
在一個特定的實施方式中，能量源中的至少一個發(fā)出聲波，優(yōu)選超聲波能量。該第一砧的柔性長形構(gòu)件選自下組:
i)多根線，
ii)多條鏈,這些鏈為串聯(lián)連接的元件,其中這些元件顯示出低于該一條總鏈的柔性，并且這些元件是可樞轉(zhuǎn)地或相互嚙合地或相互接合地連接而形成該鏈)，以及
iii)具有多個圓周肋的管狀構(gòu)件。
這些線可以具有球形或橢圓形的截面，或具有中空的芯層，且這些鏈可以包括在一個柔性芯層上排齊的圓柱形或截頭圓錐形元件。
具有多個圓周肋的管狀構(gòu)件可以選自下組，該組由以下各項組成:螺旋彈簧(它可以包括具有的截面形狀為圓形、橢圓形、扁平球形、或六角形的盤繞線(coil wire))、絞合線、安裝在一個柔性芯層上的墊片環(huán)，以及伸縮的、波狀的、有鰭的柔性管。
對于某些應用，盤繞線具有的外徑可以小于10mm，更優(yōu)選小于5mm，甚至更優(yōu)選小于 2.5mmο
在第二方面，本發(fā)明是一種網(wǎng)狀物，該網(wǎng)狀物顯示出X或機器方向、y或機器橫向、以及z或厚度方向，并且包括一個或多個具有壓痕的固結(jié)區(qū)域，這些固結(jié)區(qū)域在該網(wǎng)狀物的χ-y取向上具有基本上非圓形的橢圓形、矩形或梯形的形狀，并具有圓柱體、橢圓體或截頭橢圓體的形式。該網(wǎng)狀物可以是可壓縮的，并含有纖維或泡沫，并且也可與其他網(wǎng)狀物，包括薄膜，形成一種復合體。在該網(wǎng)狀物中的橢圓形、圓柱形或截頭圓錐形的固結(jié)區(qū)域中至少一個的主軸可以是與該網(wǎng)狀物的機器方向成大于0°且小于45°的角度。固結(jié)區(qū)域可以包括預定尺寸的開口，如直線或曲線的切口。固結(jié)區(qū)域可以形成一種預定的樣式，其中多個固結(jié)區(qū)域沿一種固結(jié)樣式線進行定位。任選地，這些固結(jié)區(qū)域中至少一個的主軸是與其固結(jié)樣式線成大于0°且小于45°的角度。預定的樣式基本上可以延伸到該網(wǎng)狀物的整個表面。預定樣式可以形成一個接縫，該接縫用于連接兩個網(wǎng)狀物或一個網(wǎng)狀物的兩層或更多層。當這些網(wǎng)狀物基本上是不透水的且其接縫基本上是不透水的時，顯示出靜水壓為具有最低靜水壓的網(wǎng)狀材料的靜水壓至少80%，優(yōu)選90%。在第三方面，本發(fā)明是一種用于在一個或多個網(wǎng)狀物內(nèi)創(chuàng)建多個固結(jié)區(qū)域的方法，該方法包括以下步驟a)提供一種或多種包含熱塑性材料的網(wǎng)狀材料，該一個或多個網(wǎng)狀物顯示出X或機器方向、y或機器橫向、以及z或厚度方向；b)在以下項之間形成對應于該一個或多個網(wǎng)狀物的z方向的一個空隙在具有由支撐結(jié)構(gòu)來支撐的柔性砧元件的一個第一砧，和一個反作用第二砧，其中該柔性砧元件顯示出在空隙中z方向的柔性高于該砧元件支撐結(jié)構(gòu)的相應柔性；c)將該一個或多個網(wǎng)狀物進料至該空隙中；d)將該第二砧與該柔性砧元件之間的z方向的空隙寬度或空隙壓力設(shè)置為預定的水平；e)任選地提供能量，以引發(fā)在網(wǎng)狀物或在其預定的區(qū)域中的溫度升高；f)在該空隙中以預定的樣式壓縮該一個或多個網(wǎng)狀物，如此創(chuàng)建這些固結(jié)區(qū)域，使得這些固結(jié)區(qū)域在網(wǎng)狀物中顯示出非球形的橢圓形、截頭橢圓形、圓柱形或截頭圓錐形的壓痕。當該一個或多個網(wǎng)狀物表現(xiàn)出在至少一種網(wǎng)狀物特性的一個預定的目標附近波動，該網(wǎng)狀物特性選自由基重、密度、卡規(guī)徑(calliper)和構(gòu)成所組成的組，并且該空隙寬度或空隙壓力的預定的水平根據(jù)步驟d)對應于該網(wǎng)狀物特性的預定的目標來進行設(shè)置，那么該柔性砧元件和/或額外的阻尼元件的柔性緩沖了網(wǎng)狀物波動，使得固結(jié)區(qū)域的形狀基本上不受波動的影響。附圖簡要說明

圖1A至D示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明在纖維網(wǎng)狀物中的固結(jié)區(qū)域的視圖。圖2A至D示意性地示出了實施本發(fā)明可以采用的設(shè)置。圖3A至I示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的管狀砧元件的各種實施方式。圖4A和B示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于成形一個柔性管狀砧元件的特定實施方式。圖5A和B示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備設(shè)置的兩種實施方式。
圖6A和B示意性地示出了用于固結(jié)網(wǎng)狀物的設(shè)備設(shè)置。
圖7A至D示意性地示出了如圖2A至D中的具有阻尼元件附加特征的設(shè)置。
圖8A示出了根據(jù)本發(fā)明的砧元件的進一步實施方式的示意圖，圖SB示意性地描繪了可使用此元件創(chuàng)建的固結(jié)區(qū)域。
在所有圖中相同的數(shù)字描繪了相應的元件或特征。
詳述
本發(fā)明涉及一個或多個網(wǎng)狀物的固結(jié)。在第一方面，本發(fā)明是一種通過采用長形柔性砧元件實現(xiàn)此固結(jié)區(qū)域的裝置，該長形柔性砧元件可以實施為線、管，或鏈，或作為具有多個圓周肋的管狀元件。在第二方面，本發(fā)明是一種用于在一個或多個網(wǎng)狀物內(nèi)創(chuàng)建多個固結(jié)區(qū)域的方法，特別是當此網(wǎng)狀物在其材料特性方面表現(xiàn)出波動時。在第三方面，本發(fā)明是包括圓柱體或橢球體固結(jié)區(qū)域的一種網(wǎng)狀物。
應該指出的是，本說明書覆蓋了各種特征和元件的各種實施方式，但是其不一定限于在它們所描述的范圍內(nèi)。
在本上下文中，術(shù)語“網(wǎng)狀物”或“網(wǎng)狀材料”是指這樣的材料，當采用直角坐標系時，這些材料顯示出總體上縱向或X方向的延伸，這可以是并往往是材料在軋輥上的方向。在此方向，網(wǎng)狀物基本上是連續(xù)的，或至少顯著長于其寬度或垂直于此的y方向。網(wǎng)狀物具有厚度z，典型地遠小于X或y方向任一者。網(wǎng)狀材料基本上可以是固體材料，如在薄膜或箔片的情況下，或可以具有多孔的區(qū)域并可容易地壓縮，如在含纖維的材料的情況下、或泡沫，或當三維形成薄膜時。網(wǎng)狀物可以是一些材料的組合或復合，如當材料兩層或更多層相合并的時候。這些層可以是其他網(wǎng)狀物，或者可以是材料片，如可以是從其他網(wǎng)狀物的切除片。
當一個網(wǎng)狀物包括纖維材料時，這些可以是粘合的網(wǎng)狀物，如非織造網(wǎng)狀物，或者可以是絮，如纖維的非粘合堆積物，或者可以是纖維材料的一些層的堆積物。此絮還可以在纖維之間包括一定量的粘合。網(wǎng)狀物可以通過任何常規(guī)技術(shù)，如通過加熱粘合或熔融粘合而粘合或預粘合，這可以通過壓縮和/或施加壓力、熱、超聲波，或加熱能量、內(nèi)聚力、粘合力，如通過膠或粘合劑應用來產(chǎn) 生。非織造網(wǎng)狀物可以由許多方法形成，包括但不限于:熔噴法、紡粘法、紡熔法、溶劑紡絲、靜電紡絲、梳理、薄膜原纖化、熔膜原纖化、氣鋪、干鋪、短纖維濕鋪，以及這些在本領(lǐng)域中已知的方法的組合。當網(wǎng)狀物包括薄膜時，這是指基本上連續(xù)的層或者皮膚狀或膜狀的材料的層，但這種薄膜還可以包括開口，或可能實際上形成一個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明涉及固結(jié)一種網(wǎng)狀物。因此，根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)狀物包括熱塑性材料，即，可熔化的或至少可軟化的材料或化合物，這些材料或化合物具有的熔化溫度高于環(huán)境溫度25° C，但典型地小于約300° C。典型的材料可以是-但不限于-聚烯烴類如聚乙烯或聚丙烯。
根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)狀物可以進一步包括其他材料，例如微粒材料，或施加于其上的流體，只要網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不會受到損害。該網(wǎng)狀物可以包括其他不是熱塑性的材料，即非可熔化的，例如但不限于纖維素纖維，或這些材料在更高溫度下熔化。該可熔化材料的量將決定所產(chǎn)生的網(wǎng)狀物的特性，并且對于大多數(shù)應用而言，該網(wǎng)狀物將包括至少10%，通常超過50%，或者甚至超過90%的可熔化成分。
網(wǎng)狀物可以是單層網(wǎng)狀物，例如在向其引入一種樣式的時候。網(wǎng)狀物可以是單一折疊的網(wǎng)狀物，例如當邊緣被翻折和縫合的時候。網(wǎng)狀物可以由幾個單獨的網(wǎng)狀物或?qū)訕?gòu)成，這些網(wǎng)狀物或?qū)邮前凑疹A設(shè)的樣式連接的。通常網(wǎng)狀物的特性沿其機器和機器橫向呈現(xiàn)出一定的變化性。往往耗費了大量的努力來對抗均化此種變化性，如通過疊加幾個子層。然而，重要的特性，特別是基重、密度、卡規(guī)徑，以及在纖維材料情況下的纖維直徑、纖維分布(均勻性)、纖維長度等，仍然會發(fā)生一定程度的變化，并且因此往往對進一步處理此種網(wǎng)狀物造成困難，特別是此種網(wǎng)狀物與其他材料合并時，例如通過熔融粘合合并。典型的問題是不完整的固結(jié)或“燒穿”，即，在粘合區(qū)域有不期望的孔形成。鑒于本討論，應該注意的是，術(shù)語“變化性”是指，對應特性的參數(shù)值允許在該網(wǎng)狀物的固結(jié)點與周圍區(qū)域之間存在差別，該參數(shù)值是以一定分辨率的任何適當?shù)臏y量方法所確定的。快速參考了比利時布魯塞爾EDANA發(fā)行的2011年版用于非織造布行業(yè)的標準測試方法。在目前的討論中，網(wǎng)狀物包括了一個或多個固結(jié)區(qū)域。固結(jié)區(qū)域是一個經(jīng)受到熱和/或機械處理的網(wǎng)狀物區(qū)域，從而該網(wǎng)狀物材料的至少一部分被軟化或熔化，并隨后或同時被壓縮，從而產(chǎn)生該材料的塑性變形。本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的一個典型的例子是一種熱塑性纖維材料，該熱塑性纖維材料通過引入多個固結(jié)區(qū)域(通常也被稱為“粘合點”)而粘合成為一種粘合的非織造材料，如可以通過將未粘合的絮穿過兩個加熱的軋輥之間的輥隙而實現(xiàn)，其中至少一個軋·輥具有粘合的突起，這將在該網(wǎng)狀物中創(chuàng)建一個相應的粘合樣式。另一個典型的例子是縫合兩種材料，如眾所周知的一次性物品的制作中，其中兩個網(wǎng)狀物，如一個非織造網(wǎng)狀物和一個塑料膜，例如通過施加壓力和/或熱能量而彼此粘合。在這些固結(jié)區(qū)域中，該熱塑性可熔化的材料是熔化的或至少充分軟化的，以便實現(xiàn)塑性變形。在這個固結(jié)區(qū)域中，該網(wǎng)狀物材料被壓縮以便表現(xiàn)出比周圍區(qū)域更小的卡規(guī)徑或厚度。如果該網(wǎng)狀物已經(jīng)由固體熔化的材料組成，例如可以是在使用膜材料的情況下，還有這些可能會被壓縮，如在壓花薄膜的情況下或在兩個薄膜被粘合在一起的情況下。否貝U，少量的薄膜材料可能被擠壓到橫向外側(cè)。在固結(jié)區(qū)域的中心區(qū)域附近，這里發(fā)生這種塑性變形和卡規(guī)徑或厚度的減少，該固結(jié)區(qū)域包括一個過渡區(qū)域，作為該網(wǎng)狀物從中央?yún)^(qū)域到周圍區(qū)域的一個過渡，其不是以與固結(jié)區(qū)域的相同方式進行固結(jié)的。在此過渡區(qū)域中，該網(wǎng)狀物的厚度/卡規(guī)徑從中央?yún)^(qū)域到周圍區(qū)域增加，而局部密度相應地減小。一些的熔融或塑性變形材料可以被從中心區(qū)域擠壓到過渡區(qū)域。該固結(jié)區(qū)域顯示出在該網(wǎng)狀物的x-y維度方面(如在該網(wǎng)狀物的x-y頂視圖中可以看出)并且在z方向維度方面(這可以例如沿該網(wǎng)狀物厚度方向的截面切口中看出)一定的幾何延伸。這些網(wǎng)狀物的固結(jié)區(qū)域具有一種特殊的形狀，是本發(fā)明的一個方面的特定特征。在該方面的一個實施方式中，該固結(jié)區(qū)域在其頂視圖中顯示出總體上非圓形的橢圓形形狀，以及還有穿過固結(jié)點的x-z或y_z取向的截面顯示出具有至少部分橢圓形形狀的邊界。后者對應于在該粘合區(qū)域的至少一個表面上的橢圓體或截頭橢圓體的壓痕，該壓痕可以由其中心區(qū)域和其過渡區(qū)域形成。從固結(jié)區(qū)域到這些周邊區(qū)域的平滑過渡提供了觸覺特性和強度的一個特定的平衡。橢圓的主軸或長軸可以與該網(wǎng)狀物的任何主要方向相對齊，但在一個特定的實施例中，該軸可以與該網(wǎng)狀物的機器方向的軸線成大于0°且小于45°的角度。在本上下文中，術(shù)語“截頭橢圓形”是指一個被截短的橢球的形狀，即其中一部分被一個平面切去的橢球。同時，幾何上嚴格來說，圓也是橢圓的一種特殊形式，它們不被認為在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，因為這些將不提供特別的益處，這將在下面更詳細地討論。因此，術(shù)語橢圓應被解讀為為非圓形的橢圓。在這方面的第二實施方式中，這些固結(jié)區(qū)域在其頂視圖中顯示出一個基本上矩形形狀的圓柱形壓痕。應當注意的是，在一個優(yōu)選的實施方式中，此圓柱形狀對應于一個正圓柱體，雖然非圓形的、非直角的、和甚至具有頂點的圓柱體(即，具有截頭圓錐形的形狀)被認為是屬于術(shù)語圓柱體的范圍之內(nèi)。在此實施方式中和相比以前的實施方式，從固結(jié)區(qū)域到這些周邊區(qū)域的平滑過渡只在徑向方向上是有效的。對于某些應用，這可能提供了一個甚至更廣泛的平衡特性范圍。典型地，雖然不一定，一些固結(jié)區(qū)域形成一個或幾個可輕易地識別的一個或多個重復樣式。其中一排區(qū)域是一組主要沿橫向方向布置的區(qū)域，而在一列中該組區(qū)域主要沿機器方向布置。在本說明書中，“主要地”是指特征線在一個方向上的投影是大于與其垂直的在其他方向上投影的情況。在一個網(wǎng)狀物中可能同時有不只一個樣式，這個樣式可以是間歇性的、疊加的、相互數(shù)字化(inter-digitizing.)的。此樣式可同時形成，并且因此通常是彼此在特定的位置中。此樣式還可以彼此獨立地形成，然后彼此通常沒有直接關(guān)聯(lián)，如當一個已經(jīng)具有粘合樣式的網(wǎng)狀物提交到根據(jù)本發(fā)明的一種方法中時，或者如果一個網(wǎng)狀物在根據(jù)本發(fā)明的后續(xù)處理步驟處理兩次的話。在第一實施例中，熔融材料從固結(jié)區(qū)域被部分去除，使得可以有效實現(xiàn)網(wǎng)狀物預定的弱化或甚至一個孔或開口。相比上述的“燒穿”，此開口可按一個非常可重現(xiàn)的方式實現(xiàn)，例如當希望的是預定的開口尺 寸時。該開口還可以是一種基本上是連續(xù)的開口，如用于網(wǎng)狀物的分離。在第二實施例中，熔融材料保持在固結(jié)區(qū)域內(nèi)，然后其通常被稱為“粘合點”或“粘合區(qū)域”。此粘合點可用于粘合或固結(jié)此網(wǎng)狀物的成分，如當未經(jīng)處理的網(wǎng)狀物或絮包含松散的纖維的時候。此外，粘合也可以在一個或多個網(wǎng)狀物的層之間進行，如當紡絲鋪設(shè)的或熔體噴出的層彼此定位時，粘合可以實現(xiàn)橫穿所有或部分的這些層。同樣，粘合可以在兩個或更多個網(wǎng)狀物之間實現(xiàn)，這些網(wǎng)狀物的至少一個特性可能會不同，如薄膜和纖維網(wǎng)。此夕卜，根據(jù)本發(fā)明的方法可以在這些層之一中創(chuàng)建一個開口，但在一個或優(yōu)選兩個包封網(wǎng)狀物中創(chuàng)建一個粘合點。特別是對于粘合含有纖維的網(wǎng)狀物而言，根據(jù)本發(fā)明的方法提供了改進的觸覺柔軟性。不希望被理論所約束，據(jù)信此改進是纖維結(jié)構(gòu)在固結(jié)區(qū)域附近到這些區(qū)域的熔融中心逐漸過渡的結(jié)果。這些固結(jié)區(qū)域是通過將這個或這些網(wǎng)狀物穿過一個空隙而形成，由一個第一和一個第二砧形成，例如(但不限于)兩個基本上為圓柱形輥之間的輥隙。通常情況下，該空隙被描述為是在一個工具和一個反作用砧之間，這表明在該空隙的一側(cè)上進行一定的作用，而該空隙的另一側(cè)是被動的。在本上下文中，此區(qū)分不適當，今后該空隙的任一側(cè)被稱為“砧”。在本上下文中，第一砧包括至少一個柔性長形砧元件，正如將要更詳細討論的。第二砧可以是一個圓柱形反作用輥，該圓柱形反作用輥具有與該方法和網(wǎng)狀物的機器橫向相對齊的棍軸線。傳統(tǒng)的熱粘合設(shè)備通常包括一個平滑的站棍和一個有樣式的壓花輥。該樣式是通過在壓花輥的表面上的突起產(chǎn)生的。通常情況下，此突起顯示出截頭圓錐形或截頭角錐形或梯形的截面。
第二砧可被加熱，或者可以包括能量發(fā)射元件，如超聲設(shè)備。因此，第一砧也可具有多個加熱元件，或者可以具有(除了具有柔性管狀砧元件外)多個突起。
該空隙具有的空隙寬度在網(wǎng)狀物的z方向上延伸并且是該空隙中這些砧之間的最窄距離。因此，如果一個空隙在一個平滑輥和一個具有突起的壓花輥之間形成，那么空隙寬度是在突起的頂部和平滑輥之間的距離。如果這些突起有一個圓形的表面，則空隙寬度是在彎曲(它是朝向平滑輥)的頂部和平滑輥之間?？障秾挾扔绊懥嗽谶@些固結(jié)區(qū)域中的壓縮，使得減少空隙寬度時，開口可以在其中形成?？障秾挾扰c突起的高度還決定了，如果一個網(wǎng)狀物通過該空隙不會被壓縮，或僅壓縮到固結(jié)區(qū)域外的一定程度。如果一個或兩個砧有一個圓形的形狀，如當使用圓柱形輥時，該空隙沿著橫向取向的線延伸，從而限定了空隙區(qū)域。
為了創(chuàng)建固結(jié)區(qū)域，施加能量到網(wǎng)狀物上。熱能量源可以是在本領(lǐng)域中眾所周知的任何用于熱熔化網(wǎng)狀材料的熱源。還設(shè)想了，能量通過以下幾種手段提供。例如，網(wǎng)狀物可以在它通過一個輥隙之前被預加熱至接近塑化或熔融溫度的一個溫度，其中通過輥隙加壓的機械變形能量和/或附加熱能(如通過加熱的突起)將材料塑化或熔化，使得壓縮時形成了固結(jié)區(qū)域。
在一個優(yōu)選的實施方式中，在第二站的能量源產(chǎn)生聲波，更優(yōu)選超聲波。超聲波焊接工具操作原理是施加在超聲頻率范圍內(nèi)(即，通常在20kHz或以上)的聲能至喇叭形輻射體。該喇叭形輻射體或超聲焊極響應·于所施加的聲能而振動，以進一步產(chǎn)生一種輸出聲能。該輸出聲能被施加到定位在該超聲焊極和反作用支撐物(對應地為砧)之間的可熱熔粘的網(wǎng)狀材料上。振動能量穿過該網(wǎng)狀物并被轉(zhuǎn)換為熱能。不希望被理論所約束，據(jù)信此轉(zhuǎn)換是由于分子間摩擦而熔化或熔合了可熱熔粘的材料，使得該材料是可以通過壓縮而熔合。
熱能量源優(yōu)選被定位得相對移動的網(wǎng)狀物和砧是靜止的，但其也可安裝為可轉(zhuǎn)動地和任選地還可平移地(translatorily)移動。優(yōu)選地，該一個或多個熱能量源被設(shè)計得足夠?qū)?，以覆蓋粘合曲線或粘合區(qū)域的全部y方向延伸，以避免或最小化能量源的y方向移動。
這個砧或這些砧包括形成空隙的多個表面元件并在網(wǎng)狀物中形成固結(jié)區(qū)域。這個砧或這些砧可以進一步包括用于保持網(wǎng)狀物在此定位的裝置，如真空抽吸裝置。
這些固結(jié)區(qū)域然后將會把表面元件“壓印”到網(wǎng)狀物中。因此，這些砧的一個樣式可以被看作是處理后的網(wǎng)狀物中的一種樣式。然而，該樣式將不會以一對一的關(guān)系精確地鏡像。突起的中心點的相對位置可能與固結(jié)區(qū)域的中心點大致相同，這取決于例如網(wǎng)狀物的縱向和橫向方向延伸，但這些固結(jié)區(qū)域的尺寸可以不同于突起的尺寸。尺寸的差異主要取決于與空隙寬度、空隙壓力以及材料卡規(guī)徑協(xié)作的這些突起的形狀和形式。
因此，如果這些突起是圓柱形的，并且沿其支撐物表面有一個矩形的截面形狀，那么這些固結(jié)區(qū)域的中心區(qū)域應具有對于足夠小的突起深度而言與突起的相同的尺寸和形狀。作為商業(yè)上使用的粘合工具典型地包括，沿其支撐物的表面觀察時表現(xiàn)出的梯形截面形狀的多個突起，這將例如產(chǎn)生更大的穿透深度或更小的空隙寬度、以及更大固結(jié)區(qū)域的給定材料，即使固結(jié)區(qū)域的中心區(qū)域保持不變，更多的材料會被擠壓到的過渡區(qū)域，該過渡材料因此而增大。然而，突起頂部和側(cè)表面之間的銳角將會創(chuàng)建一個特性上發(fā)生急劇變化的小的過渡區(qū)域，其中纖維和/或纖維錨定可能會被損壞，如此導致了此傳統(tǒng)的網(wǎng)狀物的強度降低。另外，對于一個給定的突起形狀，空隙寬度或空隙壓力會影響到突起到網(wǎng)狀物的穿透深度，并且熔融材料將被不同程度地橫向向外擠出到周圍，這取決于該材料的卡規(guī)徑。因此，固結(jié)區(qū)域的中心區(qū)域可以與這些突起相對應，但通常會有一些熔化或塑性變形的材料進入過渡區(qū)域而有所變大。相比所描述的常規(guī)的效果，這些效果在本發(fā)明的技術(shù)中不太顯著:柔性長形砧元件從“最高”接觸點發(fā)生傾斜，在圓柱形壓痕的情況下是在一個方向上傾斜，而在橢圓形壓痕的情況下是在所有方向上傾斜，實際上卻沒有一個穿透深度，但是將導致所描述的圓柱形或橢圓形壓痕。由于突起的傾斜，熔融材料從中心區(qū)域的中心的最深壓痕點向中心區(qū)域的不太深的壓痕區(qū)域移動，并可能進入過渡區(qū)域。因此，一個更漸進的過渡將會導致較少的纖維損傷并因此提高了強度，同時具有更平滑的邊界并因此改善了觸覺柔軟性。如上所述，任何網(wǎng)狀材料都會在某些重要的網(wǎng)狀物特性上顯示出一定的可變性，這些特性諸如是基重、密度、或卡規(guī)徑(它們可以是相互依存的)，但是在含纖維的網(wǎng)狀物的情況下這些特性還有纖維直徑、纖維分布等，或在泡沫的情況下還有孔徑大小和薄層的特性。因此，當此類網(wǎng)狀物通過常規(guī)方法如熱粘合或超聲波粘合時，該方法易感于此可變性，并且一種不穩(wěn)定的方法可能在材料特性(如不完全熔化，“燒穿”等，全部是本領(lǐng)域技術(shù)人員均眾所周知的)上提供不可接受的可變性。因此，關(guān)于傳統(tǒng)的堅硬和剛性的系統(tǒng)對著根據(jù)此種可變性來調(diào)整該空隙寬度已經(jīng)進行了顯著的努力，如在將超聲波能量施加到一個網(wǎng)狀物的情況下所描述的，如在EP0920977A1 (Herrmann)中所描述的。與此相反，本發(fā)明利用了長形砧元件的柔性。在這方面，本發(fā)明涉及一種用于通過塑性變形在一個或多個網(wǎng)狀物中創(chuàng)建一個或多個固結(jié)區(qū)域的裝置，該網(wǎng)狀物包括熱塑性材料。該裝置顯示出相對于該裝置的與所述一個或多個網(wǎng)狀物的運動方向相對齊的X方向或機器方向、與這個或這些網(wǎng)狀物的的寬度方向相對齊的y方向或機器橫向。該裝置包括一個或多個能量源用于增加所述一個或多個網(wǎng)狀物的至少預定區(qū)域的溫度。這種溫度增加可能是針對整個網(wǎng)狀物，如在將該網(wǎng)狀物預加熱時，如通過烘箱進行，或在加熱輥上，或通過輻射，或通過熱空氣強制通過該網(wǎng)狀物。優(yōu)選地，該加熱不限于表面的加熱，而溫度貫穿該網(wǎng)狀物均勻上升。溫度上升還可以僅是針對多個預定的區(qū)域，如當一個加熱輥的突起與網(wǎng)狀物接觸的時候。能量源還可以是與壓縮單元一體的，如當機械能轉(zhuǎn)化為熱能的時候。該裝置進一步包括一個第一和一個第二站，該第一站和第二站形成一個z方向取向的空隙，該空隙顯示出與這個或這些網(wǎng)狀物的z(厚度)方向相對齊的空隙寬度。在該空隙中，壓力可以由傳統(tǒng)的空隙寬度調(diào)整或壓力控制裝置或力控制裝置而施加到該網(wǎng)狀物上。第一砧包括一個X方向長形的柔性砧元件。柔性砧元件由一個支撐結(jié)構(gòu)來支撐，如可以是例如一個平面支撐物或圓柱形滾筒。該第一砧與一個反作用第二砧相協(xié)作。
在本上下文中，術(shù)語“長形構(gòu)件”是指一個元件，該元件具有X方向的延伸，該延伸大于最短和最長的主要截面距離(例如，直徑)的平均值。然而考慮了還可以采用相對較短的構(gòu)件，至少與其他較長的構(gòu)件組合。
術(shù)語“柔性”是指長形構(gòu)件的一種特性，這還可以被稱為抗彎強度，并且這樣可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法確定。在本上下文中，柔性可由柔性測試方法來確定。
為了實施柔性測試，長形構(gòu)件被牢固地水平固定(例如夾緊)，使得至少5cm自由地向外突出。在距固定的5cm距離處，施加Ikg的重量并測量其垂直偏轉(zhuǎn)?？赡艹霈F(xiàn)的是，柔性構(gòu)件是如此地柔性，使得它滿足了偏轉(zhuǎn)標準而沒有任何或具有較低的重量。如果長形構(gòu)件在張緊狀態(tài)下施加到裝置(例如一個張力彈簧)中，它應該在一個放松的條件下進行測量。如果長形構(gòu)件是鏈型的，則這些鏈元件通常是非常堅硬的，并且該鏈的柔性是通過樞轉(zhuǎn)接頭的柔性主導的。
一種材料被認為是柔性的，在它通過柔性測試，在測試中表現(xiàn)出的垂直偏轉(zhuǎn)超過0.0lmm的時候。優(yōu)選地,該材料偏轉(zhuǎn)超過0.1mm,更優(yōu)選超過0.3mm,并且進一步合適的材料可能會出現(xiàn)超過1_，或超過甚至Icm的值。應當指出，柔性測試要求偏轉(zhuǎn)標準在垂直于彼此且垂直于該構(gòu)件的長形軸線的兩個方向上滿足。技術(shù)人員將很容易意識到，其他測試方法，如IS012135 (金屬材料，用于測定準靜態(tài)斷裂韌性的統(tǒng)一方法)，ASTMD790 (用于未增強的和增強的塑料和電氣絕緣材料的彎曲特性的標準測試方法)，IS0178:塑料-彎曲特性的測定)目的在于確定基本上相同的特性，因此可等價地被采用，如果相關(guān)關(guān)系是確定的話。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，柔性砧元件顯示出高于其支撐結(jié)構(gòu)之一的柔性。迄今為止，已經(jīng)認為為了提供固結(jié)區(qū)域的良好且均勻地創(chuàng)建，元件的所有部件需要堅固和剛性，除非應采取具體對策，應盡量減少任何變形。因此，加熱的壓延輥往往是朝向最小的變形而設(shè)計和制造的，或超聲設(shè)備基本上有不可變形的砧，并且采取復雜的措施在材料變化和/或方法變化(如在操作過程中溫度升高)時來調(diào)整空隙寬度。
長形柔性構(gòu)件優(yōu)選顯示出一定的抗機械應力的耐受性，如磨損的耐受性。因此，材料或至少該構(gòu)件的表面顯示出足夠的硬度，在一個優(yōu)選的實施方式中，柔性構(gòu)件是由金屬材料制成的，金屬材料例如-但不限于-鐵、鋼、鋁，或其混合物或復合體。
在本發(fā)明的上下文中，柔性構(gòu)件的柔性可能起因于其固有的材料特性，如通過采用具有一定e-模量的鋼材型號。優(yōu)選地，并提供了一個更廣泛范圍的柔性，該柔性起因于長形構(gòu)件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
因此，在第一實施方式中，該柔性構(gòu)件是在一個大長度上顯示出基本上恒定的截面尺寸的線，如一根簡單的鐵線，該鐵線例如具有例如2mm的圓形直徑并且當進行柔性測試時顯示出超過Imm的偏轉(zhuǎn)。當然，合適的線可顯示出不同形狀，如橢圓形、多邊形、類似星形、新月形等的截面。然而，優(yōu)選地，這些線具有這樣的形狀，使得一個圓形表面朝著該空隙定位。在本發(fā)明的上下文中，管還被視為“空心線”。
在第二實施方式中，柔性構(gòu)件是鏈型的，即，它包括串聯(lián)連接的元件，其中這些元件顯示出低于一條總鏈的柔性并可樞轉(zhuǎn)地或相互嚙合地或相互接合地連接以形成一條鏈。此構(gòu)件的第一個實例在圖8A中描繪，示出了由穿過這些圓柱體的芯層的一個連接元件而連接的圓柱形鏈元件。在又另一個實施方式中，該柔性元件是一個具有圓周肋的管狀元件。通過考慮螺旋彈簧作為此管狀柔性長形砧元件的一個非限制性實例來進一步對此說明。螺旋彈簧可由一種類型的鋼制成，該類型的鋼具有低于支撐物之一的彈性模量。然而，螺旋彈簧的特定形狀提供了比像這樣的盤繞線高得多的柔性。不希望被理論所約束，據(jù)信這是由于以下原因。首先，考慮線匝的拱形結(jié)構(gòu)，這可能沿切線方向?qū)⒘鬟f走，并且一些可逆變形可能會使例如一個圓形線變成有一點橢圓形的線，例如當壓縮發(fā)生時。甚至進一步，鄰近線匝可以彼此相對移動。因此，該系統(tǒng)現(xiàn)實出可變性方面的特定的健壯性，因為它對每一個固結(jié)區(qū)域有不同的反應。這種合并的效果被認為是引起一個顯著平滑的操作，峰值力被緩沖走。在超聲能量源的上下文中任選地并且特別有利地，柔性管狀砧元件和支撐物這兩者都可如上所述地被實施，可由比管狀砧元件更柔性或更有彈力的阻尼元件分開。阻尼元件可能會各向同性或單向定向地表現(xiàn)出要求的柔性或彈性。柔性或彈性可通過固有的材料特性，或通過類似于在管狀柔性元件的上下文中所描述的結(jié)構(gòu)特點達到。此阻尼元件可以是彈性的、粘滯彈性的、粘性的或偽彈性的元件，并且可以包括天然或合成橡膠，類似橡膠的材料如SBS、SIS、(嵌段)共聚物、EVA、尼龍或聚硅氧烷、或熱塑性柔性體、膠粘劑、基于浙青或含浙青的材料。阻尼元件可包括基于纖維素的材料，如紙或木質(zhì)材料。阻尼元件可包括固體、泡沫或海綿狀，纖維狀或墊片式結(jié)構(gòu)，其孔隙或間隙可以填充有另一種材料。不希望被理論所約束，據(jù)信只要偏轉(zhuǎn)行為如對超聲能量源的振動反應(這可以由柔性管狀元件和緩沖元件的轉(zhuǎn)動慣量描述)是使得阻尼元件不隨超聲能量源的頻率而振動，且還優(yōu)選不隨超聲能量源的諧振頻率(通常為20至35kHz的數(shù)量級)振動，并且超聲波能量將被轉(zhuǎn)移到在該空隙中的材料，并且管狀元件和阻尼元件的柔性或彈性允許擴大工藝容差(窗口)，這些公益容差如關(guān)于材料厚度或基重變化，還關(guān)于支撐元件到能量源的不同距離，例如可能起因于在該支撐結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)鼓輪或轉(zhuǎn)塔的情況下的不平衡旋轉(zhuǎn)。應當指出，此阻尼元件的等效實施方式都包括·在本發(fā)明的范圍內(nèi)，例如當阻尼元件與支撐元件整體實施時，或者如果阻尼元件包括多個單獨的子元件，每個元件單獨或共同地滿足上述要求。除了考慮到對于在該空隙中的壓縮的反應的靈活性，柔性長形元件優(yōu)選這樣實施使得其可以很容易地沿其縱軸(即，管狀砧的中心線)和垂直于縱軸變形。同時這是柔性長形構(gòu)件的所有實施方式的一個重要特征，下面的討論將使用具有多個圓周肋的管狀元件作為一個示例性的元件，并且甚至更具體是螺旋彈簧的第三實施方式。這被認為是許多應用的優(yōu)選的實施方式，可是該效果的以下描述不應被視為限制本發(fā)明。如果此螺旋彈簧放置于如支撐結(jié)構(gòu)的x-y表面，其中其軸線在X方向是主要取向，彈簧可以容易地變形，并在y方向彎曲。然后該軸線將成為一個彎曲的軸線，并且彈簧的線匝在y方向彎曲發(fā)生前將基本上保持在與軸線的相同角度。根據(jù)不同的彎曲，相鄰的線可能會在曲線的一側(cè)具有一定程度的距離，雖然它們可能在另一側(cè)接觸或保持接觸。另外，柔性也可能與管狀砧元件的長度有關(guān)，如此，彈簧可以容易地延伸，而不會失去整體結(jié)構(gòu)的形狀。盤繞線也可能會出現(xiàn)多角的截面，如矩形、三角形或六邊形。此具有多個圓周肋的柔性長形管狀砧元件可以通過各種途徑構(gòu)建，例如當在一個柔性芯層(例如由彈力材料制成)上交替安裝兩個不同外徑的墊片環(huán)時。較大的墊片環(huán)形成其圓周肋，較小的墊片環(huán)定義其間距。另一種合適的方法是使用伸縮的、波狀的、帶鰭的柔性管，以及已知的，例如關(guān)于補償管的。一個優(yōu)選的實施例是螺旋彈簧，將在下面更詳細地描述。除了柔性長形砧元件的機械優(yōu)點，據(jù)信這進一步提供了在高處理速度和/或當在非常小的空隙寬度操作時的優(yōu)點，因為彎曲的上表面和開放的結(jié)構(gòu)允許非常平穩(wěn)的空氣流動。
柔性長形管狀砧元件的尺寸可以在很寬的范圍內(nèi)變化，對于在衛(wèi)生或包裝工業(yè)中的許多應用，圓周肋的最大外徑為約20mm，且該肋的長度，如墊片環(huán)或鰭的厚度，或螺旋彈簧線的直徑將是小于約10mm。
在一個特別優(yōu)選的實施方式中，柔性長形管狀砧元件是通過使用一個螺旋式或螺旋彈簧，即，一個螺旋形纏繞的線構(gòu)建的。
螺旋線是一個三維曲線，該曲線在沿軸線平行移動的同時以恒定或連續(xù)變化的距離繞軸線旋轉(zhuǎn)，如眾所周知的螺旋彈簧，即，可以由線繞圓柱體纏繞制成的彈簧。一般情況下，這樣的螺旋彈簧可以作為壓縮彈簧來制造和用作，這些壓縮彈簧被設(shè)計為了沿其長度方向壓縮時變短。它們的匝(圈)在無負載位置時不接觸。張力或拉伸彈簧被設(shè)計為沿其長度方向在拉力下變長。相鄰的線匝(圈)在無負載位置通常是相互接觸的。此螺旋繞線由以下方面定義:螺旋線(或線圈)的內(nèi)徑和外徑，線的形式，線的直徑(特別是當該線具有圓形截面時)，間距(即，相鄰線匝的中心點的距離)，傾斜角(即，兩個相鄰相對的線的截面中心點的連接線相對于其軸線的傾斜程度)，和硬度、剛度和線材料的組成，特別是其外表面。通常情況下，此螺旋元件呈現(xiàn)圓形截面，但非圓形截面如橢圓形，針對特定的應用可能是可取的。這還適用于形成螺旋的線，該線可以具有圓形、橢圓形，或分段的截面，即，其圓形或橢圓形截面的一個或多個段被移除-無論是上表面(即，朝向一個或多個網(wǎng)狀物)，和/或在一側(cè)或兩側(cè)(即，朝向相鄰線)。
在直角坐標系中考慮直螺旋砧的此初級或一階結(jié)構(gòu)，其長度或X軸線對應于螺旋軸線，而y方向上被認為是寬度方向，z方向為厚度或高度。優(yōu)選地，形成螺旋的相鄰線可移位地彼此接觸。優(yōu)選地，該線具有一個圓形的線截面，更優(yōu)選的是橢圓形的，最優(yōu)選正圓形?；蛘撸徊糠直砻婵梢员黄秸?，如被削掉，或該線可以具有橢形或半橢形的截面。通常情況下，該線是固體的，但在滿足機械特性的要求下，該線也可以實施為中空的管狀線，任選地還包括一個芯層材。實際上線也可以形成螺旋線的形式(即“零階螺旋”)，任選沿柔性芯層卷繞，如六邊形芯層。螺旋結(jié)構(gòu)可能是右手或左手型。
任選地，柔性長形構(gòu)件可以由一個初級螺旋砧結(jié)構(gòu)制成，該初級螺旋砧結(jié)構(gòu)由次級螺旋砧結(jié)構(gòu)形成，例如，在一個長圓形彈簧沿砧鼓卷繞的時候。相鄰的初級結(jié)構(gòu)元件可以彼此接觸或甚至彼此相互干擾，使得總的砧鼓表面可有效地被初級螺旋結(jié)構(gòu)覆蓋，或者它們可以彼此隔開。這樣的設(shè)置可以非常有利地用于例如在一個寬的網(wǎng)狀物在其整個表面上固結(jié)時例如形成一個非織造網(wǎng)狀物。在又一個特定的實施方式中，兩個或更多個螺旋(分別為一個螺旋的多個部分，它們可以纏繞在一個圓柱體上)可以被彼此相鄰地以交錯或相互交叉的設(shè)置進行放置。
螺旋砧結(jié)構(gòu)的再一個特定的實施方式是絞合線，關(guān)于由小直徑的多股線得到的粘合點的尺寸，還關(guān)于可以由大量多股線得到的高面密度的粘合點，以及作為絞合線的典型特征的高柔性，示出范圍廣泛的螺旋材料。在描述了柔性長形構(gòu)件的特定實施方式之后，下面將再次提及特定的實施方式，這些實施方式可以作為柔性長形構(gòu)件的任選的或優(yōu)選的。
優(yōu)選的柔性長形構(gòu)件是由金屬制造的，盡管滿足機械和慣性的要求的、并且表現(xiàn)出適當?shù)臒醾鲗缘钠渌牧峡梢员坏刃褂谩?br> 該柔性長形構(gòu)件可以具有一條直的軸線?？商娲兀绠斦璞话惭b在鼓狀砧支撐物時，砧支撐物表面上的砧軸線可能具有圓的形式。此外，該軸線可能在任何維度上呈曲線形狀，例如當彈簧被彎曲時。技術(shù)人員將容易意識到的柔性長形構(gòu)件的幾何形狀決定固結(jié)區(qū)域的幾何形狀。雖然將不可能有一對一的尺寸平移，例如螺旋砧的具有主要沿著網(wǎng)狀物的長度方向的軸線的線規(guī)，主要對應于固結(jié)區(qū)域的X方向延伸，同時螺旋直徑主要確定y方向延伸。在一個第一實施方式中，一個線性長度的柔性長形構(gòu)件可被放置在超聲焊極對面的平坦砧框架中，同時網(wǎng)狀物可在空隙之間牽引來被處理。在此實施方式中，超聲焊極可能被可轉(zhuǎn)動地安裝。在一個可替代的實施方式中，該柔性長形構(gòu)件可被安裝到圓柱形砧框上，例如以可轉(zhuǎn)動的砧輥的形式，如在本領(lǐng)域中通常已知的。這樣的砧輥的直徑可以顯著大于柔性長形構(gòu)件的關(guān)鍵截面尺寸，通常5倍以上，或甚至10倍以上。在此實施方式中，可能有一個單一的或幾個圍繞砧輥圓周的柔性長形構(gòu)件。該柔性長形構(gòu)件可能是處于以與砧輥軸線垂直或一定角度的圓的形式。它也可以在表面上具有不規(guī)則的曲線形式，其可能是一個封閉的圈。柔性長形構(gòu)件也可以與其他構(gòu)件相互作用，如當一個構(gòu)件被定為在鼓狀支撐物的周圍而另一較短的支柱狀構(gòu)件相交的時候，這樣創(chuàng)建了一個y_、+_或X狀交叉。因此，單個構(gòu)件可能包括此類交叉，或其他構(gòu)件可被定位成不與第一相交。作為替代，柔性長形構(gòu)件可以僅存在于該砧輥上的某些段中，并且其他段中不存在。在如下文中詳細說明的一個優(yōu)選的特定實施方式中，該柔性性長形構(gòu)件可具有不同的預定的形狀。在一個特定實施方式中，該柔性長形構(gòu)件被嵌入一個凹槽內(nèi)，使得柔性長形構(gòu)件的上部(即，朝向超聲焊極)的切線被定位在周圍表面的上方。在本發(fā)明的一個特定實施方式中，當柔性長形構(gòu)件是實心或空心線的時候，它創(chuàng)建了呈一條線的形式的單一連續(xù)的固結(jié)區(qū)域。這對于沿著這條線分離材料可能是特別有用的。在其他實施方式中，可能 是使用鏈或具有多個圓周肋的管狀構(gòu)件的這種情況，這些可能會創(chuàng)建固結(jié)區(qū)域的柱，這些柱可以被認為是在曲線上的一系列點。這樣的曲線可以代表一個粘合的曲線，該曲線可以是一條直線，或者在X方向或與其成一角度，雖然對于許多應用而言優(yōu)選曲線，即，柔性長形構(gòu)件的曲線長度可能長于位于支撐表面上的端點之間的最短距離。優(yōu)選地，粘合線的x-y方向的彎曲由一個成形裝置成形，即，一種用于保持柔性長形構(gòu)件在預定位置中的裝置。優(yōu)選地，該粘合曲線的預定的形狀可以容易地改變，而無需更改硬件部分，有可能甚至可以不中斷網(wǎng)狀物運動及不停止機器。在一個特定實施方式中，在砧框架上的柔性長形構(gòu)件的端點的固定足以定義曲線，特別是如果這是一條直線而且還有當希望簡單的幾何曲線時。在本實施例中，網(wǎng)狀物應該由網(wǎng)狀物導向裝置如真空或高摩擦表面保持在適當?shù)亩ㄎ恢小Ｔ谟忠粋€特定實施方式中，成形裝置是在砧框架的一個凹槽或槽縫，其中嵌有柔性長形構(gòu)件。柔性長形構(gòu)件的上(y)切線可延伸到網(wǎng)狀物支撐表面上方，以便允許網(wǎng)狀物與熱能供給單元的適當接觸。如果柔性長形構(gòu)件的y或z方向的尺寸在其長度上變化，凹槽的寬度(y方向)和/或深度(z方向)可能會發(fā)生相應的變化，使得在第二砧(它可包括能量源)和砧的I切線之間的距離在柔性長形構(gòu)件的長度上基本保持不變?；蛘?，第二砧的位置可以被調(diào)整，如通過一個恒定的力控制或壓力控制單元。
然而，一個進一步的且經(jīng)常優(yōu)選的實施方式包括一個或多個固定裝置來將柔性長形構(gòu)件固定在所期望的位置，并防止在固結(jié)步驟期間不希望的橫向(y方向)的運動。為此，砧框架可以包括y方向可移動的銷或柱塞，用于y方向上通過導軌、空氣氣缸、可移動的輥、液壓致動器、伺服電機、磁或其他適當?shù)闹聞悠鱽砀淖冊撊嵝蚤L形構(gòu)件的位置。
本發(fā)明的另一個特定的實施方式提供了一種在網(wǎng)狀物和第二砧之間改進的接觸和/或增加的接觸時間。當?shù)谝徽璧闹谓Y(jié)構(gòu)是以圓柱形輥的形式，其表面將在空隙中圓柱體的切線處通過第二砧，因此網(wǎng)狀物也將只沿著一條線，特別是如果第二砧具有朝向空隙定位的平坦表面的時候直接接觸和壓縮。因此，如果柔性長形構(gòu)件具有足夠高的縱向柔性，如當使用上述的螺旋形的砧元件時可以很容易地實現(xiàn)，這使得通過空隙之前和/或之后(沿著處理方向)的導桿或?qū)蜉亸膱A柱體表面朝向第二砧表面升起。這使得固結(jié)步驟的處理時間增加，并且能夠保持材料在固結(jié)時處于凸、凹、或直線位置中。
在第二方面，本發(fā)明是一種用于在一個或多個網(wǎng)狀物中創(chuàng)建一個或多個固結(jié)區(qū)域的方法。這種方法包括以下步驟:
a)提供一個包含熱塑性材料(即，可熔化的或可塑性變形的材料)的網(wǎng)狀物，該網(wǎng)狀物表現(xiàn)出一個X或機器方向，一個I或機器橫向和一個Z或厚度方向；如上所述，此網(wǎng)狀物可以是單一的網(wǎng)狀物，或復合網(wǎng)狀物，并且可以包括纖維和/或薄膜。
b)形成對應于該網(wǎng)狀物的z方向在第一砧與第二砧之間的空隙，該第一砧在包括由第一砧支撐結(jié)構(gòu)支撐的柔性·長形構(gòu)件。該柔性長形砧元件在空隙區(qū)域中顯示出z方向的柔性，這個柔性高于砧元件支撐結(jié)構(gòu)的相應柔性。
c)將該網(wǎng)狀物進料至空隙中。
d)將第二砧和柔性長形砧元件之間的z方向的空隙寬度或空隙壓力設(shè)置為一個預定的水平。此水平是根據(jù)網(wǎng)狀物的特性，以及生成的網(wǎng)狀物所需的特性確定的。
e)任選地，提供能量，以引起網(wǎng)狀物或在其預定的區(qū)域中的溫度升高。雖然壓縮的以下步驟可能足以加熱材料，但是它可能會被經(jīng)常希望具有一些與壓縮分離的加熱。
f)在該空隙中以預定的樣式壓縮該網(wǎng)狀物，因此創(chuàng)建一個或多個固結(jié)區(qū)域。
這種方法的一個特別的好處會變得明顯，當一個或多個網(wǎng)狀物顯示出圍繞其至少一個網(wǎng)狀物特性，特別是基重、密度、厚度或構(gòu)成的一個預定的目標有波動的時候。對于方法步驟d)，空隙寬度或空隙壓力的預定的水平對應于此網(wǎng)狀物特性的一個預定的目標。由于柔性長形構(gòu)件的特定柔性和形狀，此波動可以被很容易地緩沖走，產(chǎn)生更均勻的固結(jié)區(qū)域，并且因而也更均勻的網(wǎng)狀物特性。
在第三方面，本發(fā)明是一種網(wǎng)狀物，該網(wǎng)狀物包括一個或多個特定形狀的一個或多個固結(jié)區(qū)域，并且可以按一種特定的樣式設(shè)置。
在固結(jié)區(qū)域中，熱塑性的可熔性材料是熔化或的至少充分軟化的，以便于允許塑性變形。固結(jié)區(qū)域顯示出既關(guān)于網(wǎng)狀物的χ-y尺寸(如可以在該網(wǎng)狀物的χ-y頂視圖中看出)又關(guān)于z方向的尺寸(如可以例如在網(wǎng)狀物厚度的截面圖中看出)一定的幾何延伸。這是本發(fā)明的特定特征，即，這些網(wǎng)狀物中的固結(jié)區(qū)域總體上有一個中心比邊界更深(z軸方向)的槽狀凹痕表面。這樣的壓痕可在χ-y視圖具有矩形、梯形、或橢圓形、或截頭橢圓形的形狀，但優(yōu)選不是圓形。具有圓柱形、橢球形或截橢球形形狀的這些壓痕，表現(xiàn)出不同的深度。第一和第二種可以通過考慮一個圓柱體和橢球體產(chǎn)生痕跡來形象化，第三種通過觀察一個蓋或扇區(qū)被切去的橢球體來形象化。這將在該區(qū)域創(chuàng)建一個基本上平的表面，其中蓋被切掉，并且向外彎曲。技術(shù)人員將容易地意識到，固結(jié)區(qū)域的尺寸和深度將取決于材料特性以及過程設(shè)置。從固結(jié)區(qū)域到周邊區(qū)域的過渡至少在一個方向上比常規(guī)的固結(jié)區(qū)域顯著地更平滑，這些常規(guī)區(qū)域通過一個更陡的角度展開進入該外側(cè)區(qū)域，因而形成了顯示出呈尖銳過渡的截面，這使機械特性和該材料的柔軟性變壞。與此相比，如根據(jù)本發(fā)明制造的固結(jié)區(qū)域提供了觸覺特性和強度的特定平衡，特別是橢圓形固結(jié)區(qū)域。橢球體或圓柱體的長軸可與該網(wǎng)狀物的任何主要方向相對齊，但在一個特定的實施例中其主軸與該網(wǎng)狀物機器橫向可以成超過1°并小于45°的角度。此種角度定位的固結(jié)區(qū)域提供了在調(diào)整網(wǎng)狀物的特性時的進一步的自由度，特別是平衡機器方向的強度與機器橫向的強度。通常情況下，雖然不一定，一些固結(jié)區(qū)域形成一個或若干可輕易識別地間歇性地重復一個或多個的樣式。其中，一排區(qū)域是主要沿橫向方向安排的一組區(qū)域，而這些區(qū)域的組是主要沿機器方向按一列進行安排的。該樣式可以是一個線性的樣式，其中相鄰固結(jié)區(qū)域的中心點沿一條直線或曲線相對齊，或者它可以是一個二維的樣式，例如兩個或更多個線性樣式彼此相鄰安排時，常常是平行的。該固結(jié)區(qū)域還可以·安排成兩種或更多種樣式，這些固結(jié)區(qū)域可能相互嚙合或疊加。按照慣例，固結(jié)樣式可以由每單位面積固結(jié)區(qū)域的數(shù)量，和或固結(jié)區(qū)域占總單位面積的相對面積覆蓋率的百分比來描述。在一個第一實施例中，熔融材料從固結(jié)區(qū)域部分地被去除，使得可以有效地實現(xiàn)一個該網(wǎng)狀物的預定地減弱或甚至一個孔或開口。在一個第二實施例中，更多的熔融材料保持在固結(jié)區(qū)域中，然后該固結(jié)區(qū)域通常被稱為一個“粘合點”。此粘合點可以用于粘合或固結(jié)此網(wǎng)狀物的組分，如未經(jīng)處理的網(wǎng)狀物或絮包含松散的纖維時。同樣地，粘合可以在一個或多個網(wǎng)狀物的層之間進行，如當紡絲鋪設(shè)的或熔噴的多個層被定位在彼此上的時候，粘合可以橫穿所有或部分這些層來實現(xiàn)。類似地，粘合可在兩個或更多個的網(wǎng)狀物之間實現(xiàn)，這些網(wǎng)狀物可以在至少一種特性上不同，如薄膜和纖維網(wǎng)。此外，根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)狀物可以在這些層之一中包括一個開口，而在一個或優(yōu)選兩個遮蓋網(wǎng)狀物中有一個粘合點。根據(jù)本發(fā)明的包含纖維或泡沫的網(wǎng)狀物提供了改進的觸覺柔軟性。不希望被理論約束，據(jù)信這種改進起因于這些固結(jié)區(qū)域周圍的纖維狀或多孔結(jié)構(gòu)到這些區(qū)域的熔融中心的逐漸過渡。創(chuàng)造非常精細的粘合樣式的可能性(這例如可能在使用具有多個圓周肋的管狀元件如螺旋彈簧時容易地產(chǎn)生)進一步允許接縫材料具有非常軟的接縫，其中該接縫的結(jié)構(gòu)足夠精細，并且相鄰的粘合點足夠接近在一起，以防止液體穿透。對于在吸收的物品上的應用，這是特別有用的，其中，液體如尿液或低粘度糞便物質(zhì)，可能會由不透水網(wǎng)狀物保留。此類網(wǎng)狀物是由行業(yè)標準(耐水壓測試(Rising Column Strike Through))-AATCC127_1985，或等效方法，例如由INDA (前身為國際非織造材料及耗材協(xié)會(International Nonwovensand Disposables Association),現(xiàn)為非織造布工業(yè)協(xié)會(Association of the NonwovenFabrics Industry)或 EDANA (歐洲耗材及非織造布協(xié)會(European Disposables AndNonwovens Association))確定的。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明制成的接縫提供一個靜水壓，該靜水壓為顯示出最低靜水壓性能的接縫材料的值的大于80%，更優(yōu)選大于90%。優(yōu)選地，接縫示出至少為60mm水的靜水壓,優(yōu)選至少100mm。
在下文中，對本發(fā)明的特定實施方式進行了更詳細地描述。然而，此描述不應該被看作成任何限制的方式。
圖1A示意性地示出了在根據(jù)本發(fā)明可以由螺旋砧生產(chǎn)的網(wǎng)狀物100(在這里示出為非織造網(wǎng)狀物)中的固結(jié)區(qū)域110的放大頂視圖。該網(wǎng)狀物包括由熱塑性可熔化材料制成的纖維120 (在這里示出為一個松散的、基本上連續(xù)的纖維絮120)，諸如可能是紡熔法的結(jié)果，其中纖維之間具有間隙123。該網(wǎng)狀物顯示出機器方向102和垂直于此的機器橫向104。固結(jié)區(qū)域具有一個橢圓形狀，該橢圓形狀具有更大的主軸112和更短的短軸118。固結(jié)區(qū)域的主軸是相對于該網(wǎng)狀物104的機器橫向成一個角度116。固結(jié)區(qū)域包括一個中心固結(jié)區(qū)域，由橢圓108和固結(jié)區(qū)域109的周圍過渡區(qū)域來表示。
圖1B示出了沿機器橫向的截面圖(不按比例)，示出了該網(wǎng)狀物沿網(wǎng)狀物100和橢圓固結(jié)區(qū)域110的Z方向106的延伸，該橢圓固結(jié)區(qū)域具有其中心區(qū)域108和其過渡區(qū)域109。該網(wǎng)狀物顯示為由虛線125表示的一個平滑的表面。在固結(jié)區(qū)域110內(nèi)，這些表面之一(在這里示出為上表面)被壓印，并且壓痕的中心區(qū)域下面的材料被塑性變形成固體材料。壓痕的表面的形狀可用橢球表面的一部分來描述，在這里用虛線126所示。壓痕具有一個深度128，并且該固結(jié)區(qū)域具有其最小厚度127。此壓痕可以通過加熱和壓縮的不同各種方法來實現(xiàn)，如本文中更詳細地討論的，但對于本說明，應當指出壓縮是通過按壓在平面結(jié)構(gòu)上的彎曲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的，并且今后壓縮將達到壓痕的中央部分的最高程度。因此，此區(qū)域的增塑材料將被橫向向外擠壓到過渡區(qū)域109內(nèi)的松散纖維絮中并在未熔融纖維周圍流動。今后，相比傳統(tǒng)的壓花工藝，會有更加平滑的過渡。
此更平滑的過渡將仍然存在，即使壓痕具有一個平坦部分，如在圖1C中所示。其中，可以認為壓痕是由一個截頭橢圓形，即，具有扁平表面的橢球形而創(chuàng)建的，例如如果該橢球形的蓋將沿著一個平面被截斷的話。此后，固結(jié)區(qū)域的壓痕將具有一個平坦部分126’和一個彎曲部分126”。因此，該壓痕具有一個深度128’，并且該固結(jié)點具有其最小的厚度127，。
技術(shù)人員將容易地意識到，對于一種給定的材料，固結(jié)區(qū)域127、127’的最小厚度-或壓痕128、128’的相應深度-取決于壓縮，對應地為這些壓縮砧的空隙寬度。如果空隙寬度被設(shè)置為非常小的值，其高度將接近零，并可以形成一個開口。同樣地，對于設(shè)定的空隙寬度，其高度將取決于由固結(jié)區(qū)域中網(wǎng)狀物的局部基重所確定的材料的量。由于壓縮和側(cè)向擠壓的組合機制，網(wǎng)狀物的基重的任何變化將比以往在更大程度上得到補償，并且固結(jié)的網(wǎng)狀物的特性將更加均勻。圖1D示意性地示出了此網(wǎng)狀物100的頂視圖，該網(wǎng)狀物具有更少纖維和更低基重的區(qū)域121以及具有更多纖維和更高基重的區(qū)域122。其中，還示出這些固結(jié)區(qū)域可以安排成一個樣式。該樣式可以通過具有以列132和行138安排的固結(jié)區(qū)域進行描述。這些列可以與該網(wǎng)狀物的機器方向102相對齊，或如該圖所示，具有相對于機器方向的列角度134。相鄰的列可以具有機器橫向方向的列距離133。如所示，兩個相鄰列在機器方向上偏移了兩個機器方向上相鄰的固結(jié)區(qū)域的距離的一半，使得存在一個交錯的樣式。
在同樣地對多個列有效的同時，在關(guān)于這些行的圖中也示出了，這樣的樣式可以按幾種方式進行說明，即，這些行可以由沿著線138’和線138”的組合來定義(S卩，兩個疊加樣式)，據(jù)此，后者是以列距離133或以一行線138’”進行橫向偏移。如圖所示，固結(jié)區(qū)域120的軸線既不是與機器方向102相對齊也不是與樣式線132或138相對齊。圖2中，描述了用于創(chuàng)建固結(jié)區(qū)域的裝置的一個優(yōu)選的實施方式。其中，柔性長形物，在這種特定情況下為具有多個圓周肋的管狀砧元件被實施為螺旋彈簧。圖2A示出了頂視圖，并且其中CD與MD的截面圖分別在圖2B和2C中示出。圖2D描繪了柔性長形物，在這種特定情況下為螺旋砧元件的截面視圖。在這些圖中，網(wǎng)狀物1000沿著網(wǎng)狀物上的機器(X)方向102和砧元件支撐物1100移動。一個熱源，如超聲波操作的超聲焊極2000被放置成與螺旋砧元件3000形成一個空隙5100，該螺旋砧元件具有一個外螺旋直徑3010、線直徑3020、線距3030，以及被定位在砧支撐物1100和砧凹槽3600中的螺旋砧端點3200和3300?？障秾挾葘诔暫笜O2000和螺旋形砧元件最前(即，取向朝向超聲焊極)端之間的最小距離。還示出了該網(wǎng)狀物(并未全部示出)的固結(jié)區(qū)域或粘合點4000。在一個特定的實施方式中，柔性長形物，在這個特定情況下，螺旋砧以螺旋拉伸彈簧(即，相鄰的盤繞線彼此接觸)的形式使用，該螺旋拉伸彈簧具有的外/盤繞線直徑為約
8.9mm并且是由直徑約1.8mm的圓形線組成的，該螺旋線具有的間距約5.55個螺紋/cm，在柔性測試中呈現(xiàn)IOmm的偏轉(zhuǎn)。該螺旋被定位在約9mm寬和8mm深的凹槽中。該凹槽由膠合板制成，其對于本應用是足夠的剛性和不可變形的。手動操作的超聲焊極從意大利米蘭Rho的索尼克意大利(Sonic Italy)獲得,具有約20kHz的頻率,并且6mm的圓形超聲焊極頭由手把持并且引導在該螺旋彈簧和兩層傳統(tǒng)的約27g/m2的紡粘非織造網(wǎng)狀物上，從而生成固結(jié)區(qū)域的粘合樣式，具有約1_的長軸和0.6mm的短軸的橢形延伸。這些固結(jié)區(qū)域被隔開(中點至中點)約1.8mm，這對應于該線的直徑。目視檢查表明了為壓痕的表面，以及從固結(jié)區(qū)域到鄰近未固結(jié)區(qū)域的平滑過渡。在一個第一個實施方式中，螺旋直線放置，即，螺旋的軸線為一條直線。固結(jié)區(qū)域的長軸與此軸線具有約10°的角度。在一個第二實施方式中，其中該凹槽與其中的螺旋是曲線彎曲的，類似于示于圖2的實施方式。這些橢圓體的固結(jié)區(qū)域的長軸表現(xiàn)出類似于上述 螺旋軸線的切線的角度。在一個進一步的實施方式中，相同的設(shè)置被用于粘合兩個傳統(tǒng)PE膜而不是非織造網(wǎng)狀物的層，該傳統(tǒng)的膜如在一次性物品背板材料中使用，表現(xiàn)出基重為18g/m2。同樣地，在此實施方式中，固結(jié)產(chǎn)生了一個輪廓鮮明的且足夠強的接縫。在又另一個特定的實施方式中，一個螺旋具有直徑為6.5mm的外部盤繞線與約1.2_線直徑的圓形線以及8.3個螺紋/cm，該螺旋在柔性測試中表現(xiàn)為超過50_的偏轉(zhuǎn)，該螺旋在其他方面相同的條件下使用，這些固結(jié)區(qū)域具有約0.75mm的長軸和約0.4mm的短軸。目視檢查表明了一個帶壓痕的表面以及從固結(jié)區(qū)域到鄰近未固結(jié)區(qū)域的平滑過渡。在還進一步的特定實施方式中，一個螺旋具有直徑為7.0mm的外盤繞線與線直徑為約0.6mm的圓形線以及約17個螺紋/cm,該螺旋在柔性測試中表現(xiàn)為超過50mm的偏轉(zhuǎn)，該螺旋在其他方面相同的條件下使用，這些固結(jié)區(qū)域具有約1.0mm的長軸和約0.3mm的短軸。目視檢查表明了一個帶壓痕的表面以及從固結(jié)區(qū)域到鄰近未固結(jié)區(qū)域的平滑過渡。對外徑為約1.2mm、由各自直徑為約0.1mm并且扭曲至約13根線/cm的多根絞合線制成的鐵絞合線進行了進一步的試驗，在柔性測試中表現(xiàn)為約49mm的偏轉(zhuǎn)。一根可彎曲的且柔性的直徑為3.5mm的鐵絲在柔性測試中呈現(xiàn)0.3mm的偏轉(zhuǎn)，而一根直徑為約3mm的固體PVC塑料絲在柔性測試中呈現(xiàn)出約39mm的偏轉(zhuǎn)。所有實施方式均表現(xiàn)出良好的接縫強度。
在一個對比實例中，一個磁性連接的金屬球(各個球具有約3mm直徑)的鏈，被置于如在上所述的凹槽中，并且對兩個網(wǎng)狀物做類似地處理。該粘合得到的基本上圓形的固結(jié)區(qū)域，具有的直徑為約0.3mm,間隔3_，這對應于這些球的直徑。因此，本實施例的粘合不表現(xiàn)出任何的方向偏好。另外，在此實施方式中，最大固結(jié)百分比是低于具有螺旋彈簧的實施方式的，而接縫強度雖然對于某些應用可能是足夠的，但卻是通過盤繞線實現(xiàn)的約30%左右，即，顯著更低的。
圖7描繪了如上文中圖2的內(nèi)容中所描述的一個設(shè)置的實施方式。在此實施方式中，能量源是超聲波喇叭形輻射體或超聲焊極，并且阻尼元件3700被定位在柔性長形物(在這個特殊的情況下，為管狀砧元件)與支撐結(jié)構(gòu)之間。在一個示例性的實施方式中，該阻尼元件是一個傳統(tǒng)的具有約4mm厚度的硬橡膠條。在一個進一步的示例性實施方式中，阻尼元件是一種市售的泡沫材料，例如具有的厚度為約5mm的“3M03809精細海綿磨塊(3M03809sanding sponge fine)”。對于這兩個實例而言，粘合至少與通過管狀站制成的其他實例一樣好，該管狀砧由一個剛性更強或彈性更弱的支撐結(jié)構(gòu)所支撐。
在圖3，示出了具有多個圓周肋的管狀砧的進一步示例性選擇。
圖3A描繪了柔性長形物的頂視圖，在這種特定情況下，該螺旋砧元件處于螺旋彈簧3000的形式，如圖2的內(nèi)容中所討論，其中該螺旋彈簧具有螺旋軸線3015和螺旋/螺紋角3018。還示出了另外橢圓3100，這些橢圓描繪了該線的部分，該部分可以滲透到網(wǎng)狀物中并形成固結(jié)區(qū)域10，0如在圖1的內(nèi)容中討論的，該區(qū)域具有如其中描述的長軸和短軸以及角度。由于兩個相鄰線之間的線距離基本上是零，兩個相鄰橢圓的中心點距離對應于線的直徑3020。
應當指出，螺旋砧元件彎曲時，其螺旋軸線也會彎曲。今后，如本文所述的這些角度將是局部角度。同樣地，線距離從左側(cè)到右側(cè)可能發(fā)生變化(在考慮圖3A的方向時)。
圖3B描繪了圖3A中的實施例，除了線的截面不是圓形的，但該線的形狀為扁圓形，如當一個具有線直徑3020的線沿一條弦切掉兩個對稱的部分的時候。現(xiàn)在線間距將小于線的直徑，而該網(wǎng)狀物中的固結(jié)區(qū)域可能仍具有相同的尺寸，但兩個相鄰的固結(jié)區(qū)域?qū)⒒ハ喔咏?br> 螺旋砧元件的又一個進一步選擇通過貫穿一個六角形狀的線的截面圖在圖3C中和圖3D中描繪，其中示出了次級線3050繞一個六角形芯層纏繞。圖3D的實施方式可能會導致一種特定的如圖3E所示的固結(jié)區(qū)域，其中該初級固結(jié)區(qū)域110對應于在放大圖中所示的管狀砧3100的接觸橢圓，該初級固結(jié)區(qū)域由次級區(qū)域或子區(qū)域111構(gòu)成。
圖3F描繪了柔性長形物的還進一步的實施方式，在這種特定情況下為具有多個圓周肋的管狀砧元件，這些圓周肋可以由安裝于芯層3065上的墊片環(huán)形成。為此，較大的墊片環(huán)3060可以與較小的墊片環(huán)3062交替。該芯層可以由柔性材料制成，在該柔性材料上安裝這些墊片環(huán)同時該柔性材料處于延伸狀態(tài)，使得該柔性材料可以在安裝后收縮并進一步穩(wěn)定這些墊片。具有多個圓周肋的管狀砧的、如圖3G所示的還一個實施方式據(jù)考慮是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，其中使用了傳統(tǒng)的波紋管或回旋管或管道，該管或管道例如具有圓形的截面，如圖3H所示,或帶有圓角的矩形截面,如圖31所示。
圖4A示出一個優(yōu)選的實施例，其中粘合曲線，如管狀砧遠離其直線配置在y維度的錯位，是通過由橫向可移動的固定裝置5000使螺旋砧變形來決定的。
如所示，螺旋砧的曲線長度3500是長于在砧支撐物上的螺旋形砧端點3200和3300之間的最短距離3400的，該砧支撐物可以是圓柱形輥。
如圖4B所示，多個固定裝置5000是處于不同的橫向位置中的，從而創(chuàng)造出不同形狀的粘合曲線。當設(shè)置為不同的曲線形狀時，因為端點3200和3300可以在X方向上稍微移動，螺旋砧可以適應不同的曲線長度。可替代地，這些終點可以是固定的，并且當形成與直線不同的多條曲線時，通過增加線距離3030可稍微地伸出該螺旋砧。
圖4B中還示出了一個示例性的彎曲成形裝置5010，在這里顯示為兩個導輪5020，這些導輪是如由一個連接到在空隙區(qū)域中的固定框架上的線性驅(qū)動器5030而可平移移動的。這些輪5020與導向銷5040相互作用，該導向銷連接到可移動的固定裝置5000上?；阡N5040沿機器方向102移動和導輪5020沿橫向方向(104)移動，粘合曲線的形狀可以連續(xù)調(diào)節(jié)。
圖5A示意性地示出了關(guān)于柔性長形物的情況，在這種特定情況下，管狀砧元件可以被定位在砧支撐物(如砧輥5300)的表面上。管狀砧元件3000與能量源(如超聲焊極)2000反作用，并且該網(wǎng)狀物(未示出)在空隙5100中固結(jié)。一個進一步的設(shè)計在圖5B中描繪。其中示出了一個額外的砧元件導向裝置5200，其被附著為相對能量源靜止。該柔性砧元件，如螺旋彈簧，經(jīng)導向裝置引導，使得其從砧支撐物的表面上升起。其結(jié)果是，柔性砧元件從能量源下面通過，例如沿直線而不是如圖5A所示的實施例中的圓形線通過。今后，與能量源相互作用的處理時間延長了，且該相互作用現(xiàn)在可以在能量源的整個表面上進行，而不是僅沿接觸線進行。在此設(shè)置中，材料還被強制變成另一種形狀而不是在材料橫向進給時砧輥的形狀。
圖6A描述了進一步的實施方式，如果不僅需要一列固結(jié)點還需要一個完整的陣列的話，這些實施方式可能是特別有益的。為此，若干柔性長形物，在這種特定情況下為管狀砧元件3000可能緊靠彼此而定位在砧支撐物5300的表面上。每一個可以是一個封閉的螺旋，或可繞于支撐物上的單螺 旋。
還另一種變體在圖6B中描繪。類似于圖6A所示的實施方式，若干砧元件，此處為螺旋彈簧的形式，相鄰地放置。然而，線距如通過拉伸螺旋彈簧而延伸，使得鄰近螺旋或螺旋部分的線可能是相互數(shù)字化(inter-digitizingly)地定位在這樣的線空隙中，如箭頭6000所指示。這允許一個寬的靈活性用于設(shè)計各種固結(jié)區(qū)域樣式，這些樣式具有每單位面積不同數(shù)目的固結(jié)區(qū)域以及固結(jié)區(qū)域的面積百分率。
一個柔性長形元件的進一步的實施方式在圖8A中描繪，示出了中空圓柱形元件7010的一條鏈7000，表現(xiàn)出這些元件中相對較低的彈性，這些元件在樞轉(zhuǎn)接頭7040處彼此連接，在這里示出為穿過圓柱體中空的中心而延伸的一連續(xù)鏈芯層元件7030。該鏈芯層元件可以是柔性帶或柔性繩，并且還可以是彈性的。該鏈的整體柔性現(xiàn)在可以通過裝配在繩上圓柱體的緊度、通過由該繩的延伸進行調(diào)節(jié)，如果是彈性的話，并且通過相鄰的圓柱體元件之間的距離進行調(diào)節(jié)。圖8B示意性地描述了形成一個固結(jié)點的相應的圓柱形壓痕。
權(quán)利要求
1.一種裝置 用于通過塑性變形來固結(jié)一個或多個網(wǎng)狀物的一個或多個區(qū)域，這個或這些網(wǎng)狀物包括熱塑性材料并顯示出長度(X)，寬度(y)和厚度(Z)方向， 所述裝置顯示出相對于所述裝置的與所述一個或多個網(wǎng)狀物的移動方向相對齊的X或機器方向、與該一個或多個網(wǎng)狀物的寬度方向相對齊的y或機器橫向， 所述裝置包括 一個或多個能量源，用于提高所述一個或多個網(wǎng)狀物的至少所述一個或多個區(qū)域的溫度； 一個第一砧和一個第二砧，該第一砧和該第二砧形成一個空隙并被適配成在其中接收所述一個或多個網(wǎng)狀物，使得所述網(wǎng)狀物的厚度或z方向與該空隙寬度相對齊； 一個空隙寬度調(diào)整裝置，該空隙寬度調(diào)整裝置被適配成在所述空隙中施加壓力到所述一個或多個網(wǎng)狀物上， 所述裝置，其特征在于， 所述第一砧包括 一個柔性長形構(gòu)件 該柔性長形構(gòu)件至少在其I和Z方向是柔性的一個第一砧支撐結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，形成該第一砧的所述柔性長形構(gòu)件具有X方向的延伸，該X方向的延伸至少是其主要截面距離的平均值的兩倍長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述第一砧的所述柔性長形構(gòu)件顯示出的柔性程度為大于0.0lmm,優(yōu)選大于0.1mm,更優(yōu)選大于0.3mm,并和其他合適的材料可以顯示出大于Imm或大于甚至Icm的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的裝置，其中，所述柔性長形構(gòu)件包括金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的裝置，其中，所述第一砧支撐結(jié)構(gòu)顯示出的硬度比所述長形構(gòu)件的硬度高。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的裝置，其中，所述第一砧支撐結(jié)構(gòu)是平面支撐物或圓柱形棍。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中，所述第一砧支撐結(jié)構(gòu)是圓柱形輥，所述裝置進一步包括砧元件升降裝置，該砧元件升降裝置被定位成相對于該空隙是靜止的并且被適配成從該空隙區(qū)域內(nèi)或相鄰的所述支撐結(jié)構(gòu)抬起所述柔性長形構(gòu)件的多個部分。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的裝置，進一步包括一個阻尼元件，該阻尼元件被定位在所述長形砧構(gòu)件與所述砧支撐物之間并且顯示出高于所述柔性長形構(gòu)件和所述柔性元件支撐結(jié)構(gòu)之一的柔性。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中，所述柔性長形構(gòu)件在y和z方向具有的外部尺寸為小于80mm,優(yōu)選小于20mm,更優(yōu)選小于12mm。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中所述柔性長形砧元件的至少一部分被定位在或凹入所述支撐結(jié)構(gòu)的表面。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的裝置，進一步包括一種柔性長形構(gòu)件成形裝置，該柔性長形構(gòu)件成形裝置被適配成在y方向上移動所述柔性長形砧元件的預定的部分。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中所述能量源中的至少一個發(fā)出聲波，優(yōu)選超聲波能量。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的裝置，其中，所述第一砧的所述長形構(gòu)件是選自下組 i)多根線， ii)多條鏈，這些鏈是串聯(lián)連接的元件，其中這些元件顯示出低于該一條總鏈的柔性，并且這些元件是樞轉(zhuǎn)地或相互嚙合地或相互接合地連接而形成該鏈，以及 iii)具有多個圓周肋的管狀構(gòu)件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述線具有球形或橢圓形的截面，或具有中空-H-* \=t心房。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述鏈包括在一個柔性芯層上排齊的圓柱形或截頭圓錐形元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，具有多個圓周肋的所述管狀構(gòu)件是選自下組，該組由以下各項組成:螺旋彈簧、絞合線、安裝在柔性芯層上的多個墊片環(huán)，以及伸縮的、波狀的、有鰭的柔性管。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述管狀砧元件是一種螺旋彈簧，該螺旋彈簧包括具有的截面形狀為圓形、橢圓形、扁平球形或六角形的盤繞線。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述盤繞線具有的最大外徑為小于10mm，更優(yōu)選小于5mm,甚至更優(yōu)選 小于2.5mm。
19.一個網(wǎng)狀物，該網(wǎng)狀物顯示出X或機器方向、y或機器橫向、以及z或厚度方向， 并且包括一個或多個如同壓痕的固結(jié)區(qū)域，這個或這些固結(jié)區(qū)域在該網(wǎng)狀物的x-y方向具有實質(zhì)上非圓形的橢圓形、矩形或梯形的形狀，并且這個或這些固結(jié)區(qū)域具有圓柱體、橢圓體或截頭橢圓體的形式。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的網(wǎng)狀物，其中，所述網(wǎng)狀物是可壓縮的。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的網(wǎng)狀物，其中，所述網(wǎng)狀物包括纖維或泡沫。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的網(wǎng)狀物，作為其他網(wǎng)狀物或薄膜的復合體。
23.根據(jù)權(quán)利要求19至23中任一項所述的網(wǎng)狀物，其中所述橢圓形、圓柱形或截頭圓錐形的固結(jié)區(qū)域中至少一個的主軸與該網(wǎng)狀物的機器方向成大于0°且小于45°的角度。
24.根據(jù)權(quán)利要求19至23中任一項所述的網(wǎng)狀物，其中，所述固結(jié)區(qū)域包括預定尺寸的開口。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的網(wǎng)狀物，其中，所述開口是直的或曲線的切口。
26.根據(jù)權(quán)利要求19至25中任一項所述的網(wǎng)狀物，其中，所述固結(jié)區(qū)域形成了一種預定的樣式，其中多個固結(jié)區(qū)域沿固結(jié)樣式線而定位。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的網(wǎng)狀物，其中，所述固結(jié)區(qū)域中至少一個的主軸是與所述固結(jié)樣式線成大于0°且小于45°的角度。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的網(wǎng)狀物，其中，所述預定的樣式基本上延伸到所述網(wǎng)狀物的整個表面。
29.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的網(wǎng)狀物，其中，所述預定的樣式形成用于連接兩個網(wǎng)狀物或一個網(wǎng)狀物的兩層或更多層的接縫。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的網(wǎng)狀物，其中，所述網(wǎng)狀物基本上是不透水的并且所述接縫基本上是不透水的時，顯示出的靜水壓為具有最低靜水壓網(wǎng)狀材料的靜水壓的至少80%，優(yōu)選90%。
31.一種用于在一個或多個網(wǎng)狀物內(nèi)創(chuàng)建多個固結(jié)區(qū)域的方法， 所述方法包括以下步驟 a)提供一種或多種包含熱塑性材料的網(wǎng)狀材料， 所述一個或多個網(wǎng)狀物顯示出X或機器方向、y或機器橫向、以及Z或厚度方向； b)在以下項之間形成對應于所述一個或多個網(wǎng)狀物的z方向的空隙具有由支撐結(jié)構(gòu)來支撐的柔性砧元件的一個第一砧， 和一個反作用第二砧， 其中，所述柔性砧元件表現(xiàn)出在所述空隙中z方向的柔性高于所述砧元件支撐結(jié)構(gòu)的相應柔性； C)將所述一個或多個網(wǎng)狀物進料至所述空隙中； d)將所述第二砧和所述柔性砧元件之間的Z方向的空隙寬度或空隙壓力設(shè)置為預定的水平； e)任選地提供能量，以引發(fā)在所述網(wǎng)狀物或在其預定的區(qū)域中的溫度升高； f)在所述空隙中以預定的樣式壓縮所述一個或多個網(wǎng)狀物，如此創(chuàng)建所述固結(jié)區(qū)域； 使得所述固結(jié)區(qū)域在該網(wǎng)狀物中顯示出非球形的橢圓形、截頭橢圓形、圓柱形或截頭圓錐形的壓痕。
32.一種用于在根據(jù)權(quán)利要求31所述的一個或多個網(wǎng)狀物中創(chuàng)建固結(jié)區(qū)域的方法， 其中，所述一個或多個網(wǎng)狀物顯示出在至少一種網(wǎng)狀物特性的一個預定的目標附近波動，該至少一種網(wǎng)狀物特性選自由基重、密度、卡規(guī)徑和構(gòu)成所組成的組； 其中，所述空隙寬度或空隙壓力的所述預定的水平根據(jù)步驟d)對應于所述網(wǎng)狀物特性的所述預定的目標進行設(shè)置； 并且其中，所述柔性砧元件和/或一個額外的阻尼元件的所述柔性緩沖了所述網(wǎng)狀物波動， 使得所述固結(jié)區(qū)域的所述形狀基本上不受所述波動的影響。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于對包括多種熱塑性對應地可熔化的化合物的網(wǎng)狀物進行熱處理的裝置和方法，由此通過采用熱能量源如超聲波能量來創(chuàng)建可任選地包括開口的圓柱形或橢圓形的固結(jié)區(qū)域，還涉及包含橢圓形固結(jié)區(qū)域的網(wǎng)狀物。在一個特定的方面，本發(fā)明涉及通過使用具有柔性長形構(gòu)件的砧來創(chuàng)建固結(jié)區(qū)域的裝置和方法，這些柔性長形構(gòu)件諸如多根線、多條鏈或具有多個圓周肋的管狀砧。
文檔編號D04H1/559GK103221008SQ201180055663
公開日2013年7月24日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月1日
發(fā)明者克里斯托夫·施米茨 申請人:成功概念公司