專(zhuān)利名稱：線圈織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一用于鉤圈粘扣(hook and loop fastener)的低成本線圈材料，其具有至少一片斷續(xù)地結(jié)合在非彈性取向膜上的柔性無(wú)紡材料。本發(fā)明還涉及用于生產(chǎn)這類(lèi)線圈的方法。

背景技術(shù)：
例如，從美國(guó)專(zhuān)利US 5,032,122中可以得知通過(guò)將無(wú)紡物層壓到膜上而形成的線圈織物，其通過(guò)使由可定向材料制成的襯底處于其尺寸不穩(wěn)定狀態(tài)而形成；在襯底上定位多個(gè)長(zhǎng)絲；將所述長(zhǎng)絲在沿著每根長(zhǎng)絲的間隔開(kāi)的固定區(qū)域固定至襯底，在各對(duì)所述固定區(qū)域之間限定有非固定的(unsecured)捕捉區(qū)域；并使得可定向材料沿著其反應(yīng)路徑轉(zhuǎn)換至尺寸穩(wěn)定狀態(tài)，從而在捕捉區(qū)域使長(zhǎng)絲抽褶，以便在固定區(qū)域之間形成從襯底伸出的纖維元件。美國(guó)專(zhuān)利US5,547,531描述了形成線圈織物的方法，所述方法包括如下步驟提供第一薄層，其包括彈性的壓敏膠粘膜，所述壓敏膠粘膜具有第一膠粘表面和與第一膠粘表面相對(duì)的第二膠粘表面；進(jìn)行松馳取向和伸長(zhǎng)取向；將所述第一薄層從所述松馳取向拉伸至所述伸長(zhǎng)取向；在所述伸長(zhǎng)取向上，使包括無(wú)紡纖網(wǎng)的第二薄層接觸所述第一薄層的所述第一表面，從而直接地將所述第二薄層和所述第一薄層連接在一起，以形成疊層；并松弛所述第一薄層，以使得所述第二薄層抽褶而形成能夠纏住互補(bǔ)的陽(yáng)緊固元件的鉤的捕捉區(qū)域。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)US5,595,567還使用了無(wú)紡纖網(wǎng)，當(dāng)襯底處于其伸長(zhǎng)的不穩(wěn)定取向時(shí)，所述無(wú)紡纖網(wǎng)優(yōu)選地與襯底相連結(jié)。結(jié)構(gòu)粘合劑形成一種將無(wú)紡纖網(wǎng)連接至襯底的結(jié)合模式。當(dāng)襯底從其伸長(zhǎng)取向收縮至其松馳取向時(shí)，無(wú)紡纖網(wǎng)的非固定區(qū)域抽褶并且從襯底向外伸出而形成捕捉區(qū)域，所述捕捉區(qū)域能夠纏住互補(bǔ)的陽(yáng)緊固元件的接合元件。美國(guó)專(zhuān)利US5,256,231描述了一種提供線圈材料片的方法，所述線圈材料適合于被分割成片，以形成包括可分離地結(jié)合的鉤和線圈部分的粘扣的線圈部分，并且將它們結(jié)合到諸如一次性衣物或尿布之類(lèi)的用品中。該線圈材料片包括纖維縱向取向的薄片，所述纖維具有錨定部分和沿遠(yuǎn)離所述錨定部分的方向突起的弧形部分；和熱塑性襯底材料層，其被擠壓到錨定部分上以結(jié)合至所述錨定部分，形成線圈材料襯底的至少一部分。
所有這些形成線圈的方法強(qiáng)調(diào)了線圈纖維從襯底或基層上向外突起的重要性。這增加了纖維與適當(dāng)?shù)你^元件相結(jié)合的有效性。然而，襯底通常是專(zhuān)門(mén)制作的，并且昂貴，尺寸不穩(wěn)定，或者是較厚的。希望提供一種線圈材料，其具有在襯底上的突出線圈纖維，所述襯底薄、強(qiáng)度高(尺寸穩(wěn)定)、成本低并且易于制造。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了經(jīng)過(guò)改進(jìn)的無(wú)彈性的、尺寸穩(wěn)定的、高強(qiáng)度線圈復(fù)合物，其包括在至少第一方向延伸的非彈性取向膜，以及沿著所述非彈性取向膜的至少一個(gè)表面部分?jǐn)嗬m(xù)地結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)柔性無(wú)紡材料片。優(yōu)選的是，線圈具有位于該無(wú)紡材料和取向膜之間的規(guī)則間隔的結(jié)合部分。這些斷續(xù)的結(jié)合錨定部分被非結(jié)合部分隔開(kāi)，在所述非結(jié)合部分，所述膜和無(wú)紡材料相對(duì)但不相結(jié)合。這些線圈復(fù)合物具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，諸如成本低、具有柔性或柔軟、尺寸穩(wěn)定、相對(duì)易于制造的高性能線圈。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種用于形成線圈織物片的方法，其包括(1)提供第一柔性無(wú)紡材料片(例如，由天然和/或聚合物纖維和/或紗制成的無(wú)紡纖網(wǎng))；(2)加工第一柔性無(wú)紡材料片，使其具有從第一柔性無(wú)紡材料片的間隔開(kāi)的錨定部分上沿相同方向突出的弧形部分；(3)將非彈性的熱塑性材料片(例如，聚酯、聚烯烴、尼龍、聚苯乙烯)擠出至第一柔性線圈材料片上；(4)當(dāng)其仍然處于融化狀態(tài)時(shí)，將具有熱塑性但仍處于熔融狀態(tài)的膜提供給至少第一柔性無(wú)紡材料片的間隔開(kāi)的錨定部分，以便在結(jié)合位置或錨定部分將所擠出的熱塑膜片結(jié)合至該無(wú)紡材料；和(5)在至少該片的縱向方向上取向所擠出結(jié)合的無(wú)紡織物片復(fù)合物，從而取向所述片并降低無(wú)紡物的弧形部分的高度。此方法提供了一種新的片狀無(wú)紡線圈復(fù)合物，其包括斷續(xù)地結(jié)合到薄的、高強(qiáng)度的取向膜的柔性無(wú)紡物。



下面將參照附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，其中，各圖中類(lèi)似的附圖標(biāo)記表示類(lèi)似的部件，在附圖中 圖1是根據(jù)本發(fā)明制備的原始線圈材料的第一實(shí)施例的透視圖。
圖2是使用圖1所示的原始材料的、根據(jù)本發(fā)明制備的線圈材料的第一實(shí)施例的示意圖。
圖3所示的示意圖示出了如圖1所示的本發(fā)明的線圈材料的加工方法。
圖4是如圖3所示的波紋元件的俯視圖。
圖5是可用于替換圖4所示波紋元件的可選波紋元件的俯視圖。

具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的復(fù)合線圈織物優(yōu)選地通過(guò)將無(wú)彈性膜擠出到第一柔性無(wú)紡材料片的錨定部分而形成，所述無(wú)紡材料形成為在確定取向之后具有從所述固定部分伸出的弧形部分，以形成加強(qiáng)的線圈復(fù)合物。熔融膜包封形成結(jié)合位置的錨定部分的纖維。熔融膜可以沿著該膜的全部長(zhǎng)度或者是該膜具有錨定部分的部分長(zhǎng)度形成結(jié)合位置，(例如，無(wú)紡材料的平坦部分)。固化的無(wú)彈性膜沿著包括結(jié)合位置的其長(zhǎng)度具有大致均一的形態(tài)。該膜可以在結(jié)合位置被壓到錨定部分上，增加該無(wú)紡片和膜之間的結(jié)合強(qiáng)度。
在間隔開(kāi)的結(jié)合位置之間具有弧形無(wú)紡結(jié)構(gòu)的無(wú)紡線圈織物的形成方法包括形成弧形的非紡織原始材料的步驟，其可以包括如下步驟。提供大致呈圓柱形的第一和第二波紋元件，它們各具有軸線，并包括多個(gè)限定了波紋元件外周的間隔開(kāi)的脊。所述脊具有外表面，并且限定脊之間的距離使其適合于將另一個(gè)與柔性材料片相嚙合的波紋元件的脊的部分容納于其中。所述脊的具體形式可以為徑向或縱向間隔開(kāi)的、平行的脊，或者可以是相交的，以直線的、曲線的、連續(xù)或間斷的脊限定出規(guī)則或不規(guī)則的形狀。波紋元件安裝成同與其相嚙合的相對(duì)的脊的部分在軸向上平行。至少一個(gè)波紋元件旋轉(zhuǎn)。柔性無(wú)紡材料片在所述脊的嚙合部分之間供給，以便在所述波紋元件中的一個(gè)的外周上形成柔性無(wú)紡材料片。由此，在第一波紋元件的脊和柔性無(wú)紡材料片的錨定部分之間的空間內(nèi)，沿著第一波紋元件的脊的外表面形成柔性無(wú)紡材料片的弧形部分。在移動(dòng)過(guò)脊的嚙合部分后，所形成的柔性無(wú)紡材料片沿著第一波紋元件的外周保持一個(gè)預(yù)定的距離。在形成弧形的無(wú)紡原始材料后，無(wú)彈性的薄膜在擠出步驟被擠出，所述擠出步驟包括提供擠出機(jī)，該擠出機(jī)通過(guò)具有模開(kāi)口的模具，沿著第一波紋元件的外圍，在上述預(yù)定距離內(nèi)將熔融的熱塑性材料片擠出到柔性無(wú)紡材料片的錨定部分上。所形成的擠出結(jié)合的復(fù)合物然后取向，使得該片至少在間隔開(kāi)的結(jié)合位置之間經(jīng)受分子取向。取向度在至少縱向大致為至少1.25到1.0，并且在縱向可以為從4.0到1.0，優(yōu)選地，所擠出結(jié)合的薄片在兩個(gè)以上的方向被定向?yàn)閺?.5到1.0，優(yōu)選為1.5到1.0。
適合于形成無(wú)紡纖維層的無(wú)紡線圈的纖維可以由很多種熱塑性聚合物制成，它們是公知的形成纖維的材料。適當(dāng)?shù)臒崴苄跃酆衔镞x自聚烯烴、聚酰胺、聚酯、包含丙烯酸單體的共聚物，及上述物質(zhì)的混合物和共聚物。適當(dāng)?shù)木巯N包括聚乙烯，例如，線型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和中密度聚乙烯；聚丙烯，例如，等規(guī)聚丙烯，間規(guī)聚丙烯，它們的混合物及等規(guī)聚丙烯和無(wú)規(guī)聚丙烯的混合物；和聚丁烯，例如，聚(1-丁烯)和聚(2-丁烯)；聚戊烯，例如，聚-4-甲基-1-戊烯和聚(2-戊烯)；以及它們的混合物和共聚物。適當(dāng)?shù)木埘０钒猃?、尼龍6/6、尼龍10、尼龍4/6、尼龍10/10、尼龍12、尼龍6/12、尼龍12/12，和親水的聚酰胺共聚物，比如己內(nèi)酰胺和一種環(huán)氧烷烴(例如，環(huán)氧乙烷)的共聚物，和己烷己二酰己二胺和一種環(huán)氧烷烴的共聚物，以及它們的混合物和共聚物。適當(dāng)?shù)木埘グň蹖?duì)苯二甲酸乙二醇酯，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯，聚對(duì)苯二甲酸已二二亞甲基酯，和它們的混合物和共聚物。丙烯酸共聚物包括乙烯丙烯酸，乙烯甲基丙烯酸，乙烯甲基丙烯酸酯，乙烯乙基丙烯酸酯，乙烯丁基丙烯酸酯和它們的混合物。特別適合的聚合物是聚烯烴，包括聚乙烯，例如，線型低密度聚乙烯，低密度聚乙烯，中密度聚乙烯，高密度聚乙烯和它們的混合物；聚丙烯；聚丁烯；和共聚物及它們的混合物。
預(yù)先形成的纖維可以通過(guò)任何合適的方法形成無(wú)紡纖網(wǎng)，如梳理，藍(lán)多制網(wǎng)法，水刺法，和針刺法?？蛇x的是，無(wú)紡纖網(wǎng)可由形成共聚物的熱塑性纖維通過(guò)諸如紡粘或熔噴以及可由熔融聚合物直接形成無(wú)紡物的類(lèi)似方法而直接地形成。這些無(wú)紡物可以通過(guò)摻入涂覆或包括用于最終的用途的適當(dāng)?shù)娜廴谔砑觿┑念~外的離散纖維或顆粒而實(shí)現(xiàn)改性。一般地，用于形成本發(fā)明的線圈復(fù)合物的無(wú)紡纖網(wǎng)的密度為10g/m2至100g/m2，優(yōu)選為15g/m2至50g/m2，并且包括至少一部分適合于結(jié)合的熱塑性纖維，比如至少10％的可結(jié)合熱塑性纖維，在一個(gè)具體實(shí)施例中，包括20％到100％的可結(jié)合熱塑性纖維。
圖1示出了在定向之前的原始無(wú)紡線圈織物，其整體上由附圖標(biāo)記10表示，無(wú)紡復(fù)合材料10被定向，并且隨后通常被切割成片，以用于個(gè)別的封合系統(tǒng)。一般地，無(wú)紡的復(fù)合材料10具有襯底11，所述襯底11包括具有前、后表面13和14的熱塑膜。無(wú)紡纖網(wǎng)16具有不變形的錨定部分17，其自發(fā)地結(jié)合至襯底11，以形成結(jié)合位置18。在圖1中，結(jié)合位置18沿著前表面13設(shè)置，并具有在結(jié)合位置18之間從襯底層111的前表面13上突出的無(wú)紡纖網(wǎng)16的弧形部分20。如圖1所示，結(jié)合位置可以是橫跨無(wú)紡復(fù)合線圈材料10延伸的連續(xù)行。然而，結(jié)合位置可以以任何模式設(shè)置，這些模式包括例如斷續(xù)的直線、六角形單元、菱形單元、正方形單元、隨機(jī)點(diǎn)結(jié)合、具有圖案的點(diǎn)結(jié)合、網(wǎng)狀線，或者任何其它的規(guī)則或不規(guī)則的幾何圖案。
圖2示出了定向之后的圖1所示的線圈復(fù)合物。線圈復(fù)合物36包括具有前后表面43和44的取向熱塑性膜42。無(wú)紡纖網(wǎng)具有錨定部分48，其自發(fā)地結(jié)合至襯底層42。此錨定部分可以至少稍許變形。結(jié)合位置48之間的膜被取向在至少縱向2上，并且優(yōu)選地也被取向在橫向1上，其取向度大致為4.0到1.0或更少。
圖3示意性地示出一種用于形成如圖1所示的線圈織物10的方法及設(shè)備。所述方法大體包括提供第一和第二波紋元件或輥?zhàn)?6和27，它們各自具有軸線，并且包括環(huán)繞并限定其外周的多個(gè)在圓周方向上隔開(kāi)的大致在軸向上延伸的脊28，脊28之間的間隔適合于容納波紋元件26或27中與在相嚙合的脊28之間的無(wú)紡纖網(wǎng)16相嚙合的另一個(gè)的部分。波紋元件26和27軸向平行地安裝，脊28的所述部分大致以齒輪齒的方式相嚙合；旋轉(zhuǎn)波紋元件26或27中的至少一個(gè)；并且無(wú)紡纖網(wǎng)16被供給入波紋元件26和27的相嚙合的脊28部分之間，以大致在無(wú)紡纖網(wǎng)16上形成波紋。當(dāng)成波狀的無(wú)紡纖網(wǎng)16移動(dòng)通過(guò)嚙合的脊28部分之后，其被沿著第一波紋元件26的外周保持。在圖3的方法中，通過(guò)將熱塑性襯底層12以熔融狀態(tài)從模具24中擠出或復(fù)合擠出至位于冷卻輥25和第一波紋元件26的外周上的無(wú)紡物16的錨定部分17之間的間隙，形成熱塑性的膜襯底層12，并且將其結(jié)合到在第一波紋元件26上的脊28的端面上的纖維片16的錨定部分17。這就將無(wú)紡纖網(wǎng)的纖維嵌入了膜襯底層。在通過(guò)冷卻輥25在間隙之間進(jìn)行冷卻后，線圈材料片10與第一波紋元件26分離，并且部分環(huán)繞冷卻輥25地輸送，穿過(guò)冷卻輥25和緊帶輪29之間的間隙，達(dá)到完全的冷卻，并且實(shí)現(xiàn)襯底層12的凝固。線圈復(fù)合物然后由傳統(tǒng)的裝置31和32在縱向和/或橫向被取向，所述取向過(guò)程可以是相繼進(jìn)行，也可以同時(shí)進(jìn)行。
例如，無(wú)紡纖網(wǎng)可以使用諸如梳理機(jī)30由離散纖維制成，具有隨機(jī)取向纖維16的無(wú)紡纖網(wǎng)具有足夠的完整性，以至于能夠從梳理機(jī)30輸送到波紋元件26和27之間的間隙內(nèi)(如果需要，可以設(shè)置輸送機(jī)(未示出)，以在波紋元件26和27與梳理機(jī)30之間輔助支持和引導(dǎo)無(wú)紡纖網(wǎng)16)。當(dāng)使用這樣的無(wú)紡纖網(wǎng)16時(shí)，優(yōu)選地，第一波紋元件26具有粗糙的飾面(例如，由噴砂形成)，第二波紋元件27具有平滑的拋光飾面，并且第一波紋元件26被加熱至一個(gè)稍高于第二波紋元件27的溫度的溫度，以致當(dāng)無(wú)紡纖網(wǎng)16穿過(guò)位于波紋元件26和27之間的間隙后，其將優(yōu)選地留在第一波紋元件26的表面，并且被運(yùn)送至第一波紋元件和輥?zhàn)?5之間的間隙?？蛇x的是，可以利用真空來(lái)輔助將無(wú)紡纖網(wǎng)16保持在第一波紋元件26的結(jié)構(gòu)上。
如圖3所示，波紋元件26和27，適合于將無(wú)紡纖網(wǎng)16送入它們之中，可以具有大致相對(duì)于軸線取向?yàn)樵?至45度的脊28，但是優(yōu)選地，其脊28取向?yàn)榕c軸線之間的角度為0度(或與之平行)，這樣簡(jiǎn)化了波紋元件26和27的制造。
在圖3所示的實(shí)施例中，冷卻輥25可以進(jìn)行水冷，并且具有鍍鉻的外周。可選地，冷卻輥25也可具有限定其表面的外部橡膠層。如果輥?zhàn)?5是加熱了的輥?zhàn)?，這一過(guò)程可以借助于由油或水加熱的輥?zhàn)踊蚋袘?yīng)輥?zhàn)印?br> 優(yōu)選地，對(duì)于擠出結(jié)合或熱結(jié)合方法，使用波紋元件26和27與輥?zhàn)?5，驅(qū)動(dòng)波紋元件26和27與輥?zhàn)?5的表面速度可以和第一波紋元件26的表面速度相同，也可以與上述表面速度不同。當(dāng)輥?zhàn)?5和第一波紋元件26旋轉(zhuǎn)，以致他們具有相同的表面速度時(shí)，無(wú)紡纖網(wǎng)16將沿著襯底11具有大致相同的形狀，因?yàn)槿鐖D3所示，其沿著第一波紋元件26的外圍而形成。當(dāng)輥?zhàn)?5和第一波紋元件26旋轉(zhuǎn)，以致輥?zhàn)?5的表面速度慢于第一波紋元件26的表面速度時(shí)，(例如，為其速度的四分之一或一半)，在輥?zhàn)?5和第一波紋元件26之間的間隙處，無(wú)紡纖網(wǎng)16的固定部分17在襯底層12內(nèi)將移動(dòng)得更為靠近，與冷卻輥25和第一波紋元件26以相同的表面速度旋轉(zhuǎn)時(shí)相比，弧形部分20沿著襯底11具有更大的密度。
圖4和圖5示出了兩個(gè)不同的波紋元件。使用以上參照?qǐng)D3所述的方法，一個(gè)或一對(duì)圓柱形加熱波紋元件65可以代替波紋元件26和27，以形成無(wú)紡線圈復(fù)合物。如果設(shè)置有波紋元件65和與其匹配的波紋元件67，各波紋元件具有軸線，并且包括多個(gè)脊63或66。脊63或66在各波紋元件上限定脊63或66之間的距離，所述間隔適合于容納以齒輪對(duì)的形式與其相嚙合的另一個(gè)波紋元件的脊部分。如果需要，第一波紋元件上的脊可以設(shè)置成任何適當(dāng)?shù)膱D案，包括形成文字，數(shù)字或符號(hào)，例如，在無(wú)紡線圈復(fù)合物上形成商標(biāo)。
相鄰的結(jié)合位置之間的原始無(wú)紡纖網(wǎng)的弧形部分提供Z向模線，并且距離襯底層的大致一致的最大高度為小于大約10毫米，并且優(yōu)選為0.5到5.0毫米。無(wú)紡纖維的弧形部分的高度至少為相鄰的結(jié)合位置之間距離的三分之一，優(yōu)選為所述距離的一半至1.5倍。在對(duì)膜襯底進(jìn)行取向后，弧形部分距離所取向的襯底層的大致一致的最大高度為小于大約3.0毫米，并且優(yōu)選為0到1毫米，并且結(jié)合部分之間的距離為4毫米到1000毫米，優(yōu)選為5毫米到500毫米?；⌒尾糠执笾掳ㄕ麄€(gè)線圈復(fù)合物剖面的20％到99％，優(yōu)選為50％到95％。
優(yōu)選地，形成無(wú)紡纖網(wǎng)的單根纖維的大多數(shù)的直徑平均為1到70μm。沿著第一表面13測(cè)量時(shí)，無(wú)紡纖網(wǎng)材料在沒(méi)有襯底時(shí)其基重為10g/m2至100g/m2(并且優(yōu)選為處于15g/m2至50g/m2的范圍內(nèi))。襯底層的基重通常為15g/m2到150g/m2，優(yōu)選為從20g/m2到50g/m2?？偟臒o(wú)紡線圈復(fù)合物10的基重為30g/m2至300g/m2，優(yōu)選為40g/m2至100g/m2。
如果無(wú)紡纖網(wǎng)是由梳理藍(lán)多制網(wǎng)(carding Rando webs)、氣流成網(wǎng)(airlaid webs)、水刺法成網(wǎng)(spun-lace webs)、紡粘法成網(wǎng)(spun-bondwebs)、或類(lèi)似物提供的無(wú)紡纖網(wǎng)材料，那么無(wú)紡纖網(wǎng)材料優(yōu)選為不預(yù)結(jié)合或固化，以加大纖維之間的開(kāi)放區(qū)。然而，為了使預(yù)先形成的纖網(wǎng)可以被處理，有時(shí)有必要提供適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)結(jié)合等，所述的點(diǎn)結(jié)合應(yīng)保持成僅足以提供完整性以便從輥?zhàn)诱归_(kāi)該預(yù)先形成的纖網(wǎng)，以及將所述纖網(wǎng)提供給用于制成本發(fā)明的無(wú)紡線圈復(fù)合物的成形加工過(guò)程。
通常，無(wú)紡纖網(wǎng)的非結(jié)合部分為99.5％至50％，從而提供占無(wú)紡纖網(wǎng)表面積的50％至0.5％的結(jié)合區(qū)域，優(yōu)選的是，無(wú)紡纖網(wǎng)的整個(gè)結(jié)合區(qū)域?yàn)?0％到2％。所述結(jié)合區(qū)域包括那些將纖維片結(jié)合至襯底層的區(qū)域，也包括設(shè)置用于改善纖網(wǎng)完整性的預(yù)先結(jié)合或固化的區(qū)域。結(jié)合至襯底層的特定的結(jié)合部分或區(qū)域的寬度任意；然而，其寬度的最小尺寸優(yōu)選為0.01到0.2厘米。相鄰的結(jié)合部分通常相隔0.1到2.0厘米，并且優(yōu)選為0.2到1.0厘米。當(dāng)結(jié)合部分為點(diǎn)結(jié)合時(shí)，如果環(huán)形結(jié)合優(yōu)選地通過(guò)擠出結(jié)合或熱結(jié)合形成，那么所述點(diǎn)通常為大體環(huán)形。如果提供有圓形、三角形、六邊形或不規(guī)則形狀的非結(jié)合隆起或弧形部分，那么在結(jié)合和非結(jié)合的部分可以具有其它的形狀。
為了維持線圈材料的合乎需要的柔軟性，(若干)襯底層的厚度通常為10至300微米，優(yōu)選為20到100微米，以提供一個(gè)柔軟的無(wú)紡纖網(wǎng)線圈材料疊層，其總體環(huán)形彎曲剛度(依據(jù)美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)ASTM D4302測(cè)量)小于9N，優(yōu)選為小于7N，并且最優(yōu)為從6N至1N。線圈復(fù)合物具有足夠的拉伸強(qiáng)度以便可靠地用于需要尺寸穩(wěn)定的材料的連續(xù)生產(chǎn)技術(shù)中，通常其拉伸強(qiáng)度至少為0.5kg/cm，優(yōu)選地為至少1.0kg/cm。
可選地，通過(guò)傳統(tǒng)的結(jié)合方法，比如熱結(jié)合、超聲波焊接和粘結(jié)，具有弧形無(wú)紡結(jié)構(gòu)的無(wú)紡線圈織物可以結(jié)合至預(yù)先形成的膜。這樣的方法描述于EP341993B1中。
試驗(yàn)方法 基重 復(fù)合材料的基重通過(guò)從纖網(wǎng)材料上以模具沖切出10厘米×10厘米的樣本，并且在天平上精確到十分之一克地測(cè)量樣本的重量。進(jìn)行了三次重復(fù)稱量，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行平均，所得結(jié)果如下面的表格1所示。
抗拉屈服強(qiáng)度 無(wú)紡復(fù)合物的抗拉強(qiáng)度根據(jù)ASTM D882采用INSTRON Model1122恒速延伸拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)量。從復(fù)合物纖網(wǎng)上切下的樣本為25毫米寬，76毫米長(zhǎng)，長(zhǎng)度方向?yàn)槔w網(wǎng)的加工方向(MD)。樣本被安裝在試驗(yàn)機(jī)的顎夾內(nèi)，顎夾之間最初的距離為76mm。顎夾然后以30.5cm/min的速率分開(kāi)，直到樣本達(dá)到斷裂點(diǎn)。以磅記錄樣本屈服點(diǎn)的載荷。進(jìn)行了四次重復(fù)試驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行平均，并且將其轉(zhuǎn)換為以kg/cm為單位的屈服極限載荷。
135度剝離試驗(yàn) 135度剝離試驗(yàn)用于測(cè)量將機(jī)械粘扣鉤材料的樣本(KN-3457，3M公司，St.Paul，明尼蘇達(dá)州)從無(wú)紡線圈復(fù)合物樣本上剝離所需的力的大小。5.1厘米×12.7厘米的線圈試驗(yàn)材料片通過(guò)采用雙面膠帶牢固地置于5.1厘米×12.7厘米的鋼面板上。線圈材料被以線圈材料的橫向平行于面板的長(zhǎng)度方向的方式放置在所述鋼板上。1.9厘米×2.5厘米的鉤粘扣條被切割成其較長(zhǎng)的尺寸處于網(wǎng)的加工方向上。2.5厘米寬、20厘米長(zhǎng)的紙引導(dǎo)緣固定至鉤條的一個(gè)端部的光滑側(cè)。鉤條然后被置于線圈材料的中心，使得在條和線圈材料之間存在1.9厘米×2.5厘米的接觸面積，并且該條的引導(dǎo)緣是沿著面板的長(zhǎng)度方向。條和線圈材料疊層然后被人工輥軋，在各方向上進(jìn)行兩次，使用1000克的輥?zhàn)?，速度大約為30.5厘米每分鐘。然后將樣本置于135度剝落夾具中。夾具被放入INSTRON Model 1122拉力試驗(yàn)機(jī)的底部顎夾中。紙引導(dǎo)緣的自由端置于拉力試驗(yàn)機(jī)的上顎內(nèi)。30.5厘米每分鐘的十字頭速度和設(shè)定在50.8厘米每分鐘的繪圖速度的圖表記錄器用于記錄鉤條以135度的恒定角度從線圈材料上剝離時(shí)的剝離力。以克為單位記錄四個(gè)峰值的平均值。從線圈材料上去除機(jī)械粘扣條所需的力以克/厘米-寬度記錄。重復(fù)進(jìn)行12次實(shí)驗(yàn)，并對(duì)各次鉤和線圈組合測(cè)得的值進(jìn)行平均。通過(guò)將剝離強(qiáng)度除以線圈復(fù)合物的基重，對(duì)剝離強(qiáng)度進(jìn)行歸一化處理，以獲得每單位重量復(fù)合物的剝離強(qiáng)度。
動(dòng)態(tài)剪切 動(dòng)態(tài)剪切試驗(yàn)用于測(cè)量將機(jī)械粘扣鉤材料樣本從無(wú)紡線圈復(fù)合材料樣本上剪切下來(lái)所需的力的大小。與上述在135度剝離試驗(yàn)中使用的材料相同的鉤材料用于進(jìn)行抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn)。2.5厘米×7.5厘米的線圈材料樣本在鉤的加工方向上被切割成具有較短的尺寸。此線圈樣本然后使用3M捆扎帶在線圈的背面加固。還準(zhǔn)備1.25厘米×2.5厘米的鉤樣本。其長(zhǎng)度方向?yàn)殂^的加工方向。此樣本層壓至2.5厘米寬、7.5厘米長(zhǎng)的3M捆扎帶的凸起的端部。捆扎帶在其端部被卷邊，沒(méi)有覆蓋粘結(jié)劑。所述鉤然后置于線圈的中心上，其縱向凸起的方向相互平行，使得線圈凸起延伸至第一端部，并且鉤凸起延伸至第二端部。通過(guò)用手以5kg的橡膠包覆鋼輥前后軋制五次，使鉤材料與線圈材料相接合。組合后的凸起被放置入Instron Model 1122拉力試驗(yàn)機(jī)的顎夾中。鉤凸起放入上顎夾，線圈凸起放入下顎夾。30.5厘米每分鐘的十字頭速度和設(shè)定在50.8厘米每分鐘的繪圖速度的圖表記錄器用于記錄鉤條以180度的恒定角度從線圈材料上剪切下時(shí)的剪切力。以克記錄最大負(fù)荷。以克/厘米-寬度記錄將機(jī)械粘扣條從線圈材料上剪切下所需的力。重復(fù)進(jìn)行8次實(shí)驗(yàn)，并對(duì)各次鉤和線圈組合測(cè)得的值進(jìn)行平均。通過(guò)將剪切強(qiáng)度除以線圈復(fù)合物的基重，對(duì)剪切強(qiáng)度進(jìn)行歸一化處理，以獲得每單位重量復(fù)合物的剪切強(qiáng)度。
實(shí)例 比較例C1 利用在美國(guó)專(zhuān)利US 5,643,397中示出和描述的方法制備無(wú)紡線圈復(fù)合物，其通過(guò)將聚丙烯梳理無(wú)紡纖網(wǎng)(T196，4丹尼爾纖維，每平方米40克，F(xiàn)iber Vision，Athens，Georgia)供給入第一和第二相互嚙合的波紋輥?zhàn)又g的間隙而形成，所述波紋輥?zhàn)颖患庸こ删哂休S向平行、相互隔開(kāi)的脊，使得每厘米具有約4個(gè)脊，各脊之間具有凹槽。各脊被加工成具有寬度大約為0.7mm的平坦的頂面。無(wú)紡物波紋片被成形為沿著無(wú)紡物的長(zhǎng)度存在弧形部分和錨定部分，各弧形部分大約為0.33厘米高，沿著無(wú)紡物的長(zhǎng)度方向大約0.33厘米長(zhǎng)，并且各錨定部分大約為0.07厘米寬。第一波紋輥?zhàn)蛹訜岬?3℃，而第二波紋輥?zhàn)蛹訜嶂?49℃。聚丙烯耐沖擊共聚物(7C50，Dow Chemical，Midland，MI)通過(guò)傳統(tǒng)的衣架模在攝氏246度的模具溫度下擠出，并且在進(jìn)入第二波紋輥?zhàn)雍屠鋮s輥之間的間隙之前，適合于形成基重為28克每平方米的熱塑性襯底層的量的所述共聚物被擠出至成波紋狀無(wú)紡物的錨定部分上，而形成的纖維片的錨定部分則嵌入該襯底層。
實(shí)例1 無(wú)紡線圈復(fù)合物C1使用KARO IV縮放拉伸器(Bruckner有限公司，Siegfred，德國(guó))進(jìn)行雙軸取向。115毫米×115毫米的樣本從復(fù)合物纖網(wǎng)上切割下來(lái)，并且安裝在拉伸器上。樣本在140℃的溫度加熱60秒，并且以100％/秒的速率拉伸至大約為150毫米×150毫米的最終尺寸，以致樣本在加工方向和橫向方向上的雙軸取向度為1.5到1。將樣本從拉伸器上取下，并進(jìn)行抗拉強(qiáng)度與剝離和剪切性能的測(cè)試。
比較實(shí)例C2 無(wú)紡線圈復(fù)合物制備成與C1相同，除了輸入纖網(wǎng)的基重為28克每平方米，并且擠出物的基重為30克每平方米。
實(shí)例2 無(wú)紡線圈復(fù)合物C2使用KARO IV縮放拉伸器在橫向方向定向。115毫米×115毫米的樣本從復(fù)合物纖網(wǎng)上切割下來(lái)，并且安裝到拉伸器上。樣本在140℃的溫度加熱60秒，并且在橫向上以100％/秒的速率拉伸至大約為100毫米×250毫米的最終尺寸，以致在樣本的橫向取向度為2.5到1。將樣本從拉伸器上取下，并進(jìn)行抗拉強(qiáng)度與剝離和剪切性能的測(cè)試。
實(shí)例3 無(wú)紡線圈復(fù)合物C2使用KARO IV縮放拉伸器在加工方向上取向。115毫米×115毫米的樣本從復(fù)合物網(wǎng)上切割下來(lái)，并且安裝到拉伸器上。樣本在140℃的溫度加熱60秒，并且以100％/秒的速率在加工方向拉伸至大約為250毫米×100毫米的最終尺寸，以致其加工方向的取向度為2.5到1。將樣本從拉伸器上取下，并進(jìn)行抗拉強(qiáng)度與剝離和剪切性能的測(cè)試。
實(shí)例4 無(wú)紡線圈復(fù)合物C2使用KARO IV縮放拉伸器進(jìn)行雙軸取向。115毫米×115毫米的樣本從復(fù)合物纖網(wǎng)上切割下來(lái)，并且安裝到拉伸器上。樣本在140℃的溫度下加熱60秒，并且以100％/秒的速率拉伸至大約為150毫米×150毫米的最終尺寸，以致在樣本的加工和橫向方向上的雙軸取向度為1.5到1。將樣本從拉伸器上取下，并進(jìn)行抗拉強(qiáng)度與剝離和剪切性能的測(cè)試。
比較實(shí)例C3 無(wú)紡線圈復(fù)合物準(zhǔn)備成與C1相同，但輸入纖網(wǎng)的基重為28克每平方米，并且擠出物的基重為30克每平方米。
實(shí)例5 無(wú)紡線圈復(fù)合物C3使用KARO IV縮放拉伸器在橫向方向上取向。115毫米×115毫米的樣本從復(fù)合物纖網(wǎng)上切割下來(lái)，并且安裝到拉伸器上。樣本在140℃的溫度加熱60秒，并且在橫向上以100％/秒的速率拉伸至大約為100毫米×250毫米的最終尺寸，以致在樣本的橫向取向度為2.5到1。將樣本從拉伸器上取下，并進(jìn)行抗拉強(qiáng)度與剝離和剪切性能的測(cè)試。
實(shí)例6 無(wú)紡線圈復(fù)合物C3使用KARO IV縮放拉伸器在加工方向上定向。115毫米×115毫米的樣本從復(fù)合物纖網(wǎng)上切割下來(lái)，并且安裝到拉伸器上。樣本在140℃的溫度加熱60秒，并且以100％/秒的速率在加工方向拉伸至大約為250毫米×100毫米的最終尺寸，以致其加工方向上的取向度為2.5到1。將樣本從拉伸器上取下，并進(jìn)行抗拉強(qiáng)度與剝離和剪切性能的測(cè)試。
實(shí)例7 無(wú)紡線圈復(fù)合物C3使用KARO IV縮放拉伸器進(jìn)行雙軸取向。115毫米×115毫米的樣本從復(fù)合物纖網(wǎng)上切割下來(lái)，并且安裝到拉伸器上。樣本在140℃的溫度加熱60秒，并且以100％/秒的速率拉伸至大約為150毫米×150毫米的最終尺寸，以致樣本的加工方向和橫向方向上的雙軸取向度為1.5到1。將樣本從拉伸器上取下，并進(jìn)行抗拉強(qiáng)度與剝離和剪切性能的測(cè)試。
比較例C4 無(wú)紡線圈復(fù)合物制備成與C1相同，但輸入纖網(wǎng)的基重為17克每平方米，并且擠出物的基重為30克每平方米。
實(shí)例8 無(wú)紡線圈復(fù)合物C4使用KARO IV縮放拉伸器在橫向方向上取向。115毫米×115毫米的樣本從復(fù)合物纖網(wǎng)上切割下來(lái)，并且安裝到拉伸器上。樣本在140℃的溫度加熱60秒，并且以100％/秒的速率在橫向上拉伸至大約為100毫米×250毫米的最終尺寸，以致在樣本的橫向上的取向度為2.5至1。將樣本從拉伸器上取下，并進(jìn)行抗拉強(qiáng)度與剝離和剪切性能的測(cè)試。
實(shí)例9 無(wú)紡線圈復(fù)合物C4使用KARO IV縮放拉伸器在加工方向上取向。115毫米×115毫米的樣本從復(fù)合物纖網(wǎng)上切割下來(lái)，并且安裝到拉伸器上。樣本在140℃的溫度加熱60秒，并且以100％/秒的速率在加工方向拉伸至大約為250毫米×100毫米的最終尺寸，以致其加工方向上的取向度為2.5到1。將樣本從拉伸器上取下，并進(jìn)行抗拉強(qiáng)度與剝離和剪切性能的測(cè)試。
實(shí)例10 無(wú)紡線圈復(fù)合物C4使用KARO IV縮放拉伸器進(jìn)行雙軸取向。115毫米×115毫米的樣本從復(fù)合物纖網(wǎng)上切割下來(lái)，并且安裝到拉伸器上。樣本在140℃的溫度加熱60秒，并且以100％/秒的速率拉伸至大約為150毫米×150毫米的最終尺寸，以致在樣本的加工和橫向方向上的雙軸取向度為1.5到1。將樣本從拉伸器上取下，并進(jìn)行抗拉強(qiáng)度與剝離和剪切性能的測(cè)試。
表1 此表示出了當(dāng)樣本在其橫向或加工方向進(jìn)行定向時(shí)，通常，歸一化的剝離和/或剪切性能保持與非取向的線圈性能相當(dāng)。然而，當(dāng)比較例中的線圈進(jìn)行雙軸取向，盡管復(fù)合物線圈有顯著較低的基重，但是歸一化的剝離和剪切性能顯著增加。這是料想不到的。
權(quán)利要求
1.一種線圈復(fù)合物，其包括
由無(wú)紡纖網(wǎng)形成的無(wú)紡線圈層，所述無(wú)紡纖網(wǎng)包括由熱塑性聚合物、共聚物或混合物形成的纖維；和
取向膜層，其結(jié)合至線圈層，其中復(fù)合物具有結(jié)合區(qū)域和非結(jié)合區(qū)域，并且，所述膜至少在該結(jié)合區(qū)域之間進(jìn)行取向，而該非結(jié)合區(qū)域則形成弧形隆起。
2.如權(quán)利要求1所述的線圈復(fù)合物，其中，無(wú)紡物層的基重為10到100g/m2。
3.如權(quán)利要求2所述的線圈復(fù)合物，其中，無(wú)紡物層距襯底的Z方向高度至少為0.1毫米，并且該弧形隆起包括復(fù)合物的20％-99％。
4.如權(quán)利要求2所述的線圈復(fù)合物，其中，以重量計(jì)算時(shí)，無(wú)紡物層至少由10％的可結(jié)合熱塑性纖維形成。
5.如權(quán)利要求1至4所述的線圈復(fù)合物，其中，以重量計(jì)算時(shí)，無(wú)紡物層至少由20％的可結(jié)合熱塑性纖維形成。
6.如權(quán)利要求1至5所述的線圈復(fù)合物，其中，襯底層在至少一個(gè)方向上取向，并且所述襯底層為無(wú)彈性的熱塑性層，其在至少一個(gè)方向上的抗拉強(qiáng)度為0.5kg/cm至3.0kg/cm。
7.如權(quán)利要求1至5中所述的線圈復(fù)合物，其中，襯底層在至少兩個(gè)方向上取向，并且所述襯底層為無(wú)彈性的熱塑性層，其在至少一個(gè)方向上的抗拉強(qiáng)度為0.5kg/cm至3.0kg/cm。
8.如權(quán)利要求1至7中所述的線圈復(fù)合物，其中，襯底層的基重為10微米至100微米，并且無(wú)紡物層的基重為15g/m2至50g/m2，并且形成無(wú)紡物層的纖維的直徑主要為1至50μm，復(fù)合物的基重為30g/m2至300g/m2。
9.如權(quán)利要求8所述的線圈復(fù)合物，其中，襯底層的基重為25微米到50微米，并且復(fù)合物的基重為40g/m2至100g/m2。
10.如權(quán)利要求1至9所述的線圈復(fù)合物，其中弧形隆起包括復(fù)合物的橫截面積的50％至95％，并且該復(fù)合物中無(wú)紡纖維層的表面積的99.5％至50％是未結(jié)合的。
11.如權(quán)利要求1至10所述的線圈復(fù)合物，其中，所述Z向高度為0.1毫米到3.0毫米。
12.一種用于形成線圈復(fù)合物的方法，所述方法包括(1)提供第一柔性無(wú)紡材料片(例如，由天然的和/或聚合物纖維和/或紗制成的無(wú)紡纖網(wǎng))；(2)加工該第一柔性無(wú)紡材料片，使其具有從第一柔性無(wú)紡材料片的間隔開(kāi)的錨定部分上沿相同方向突出的弧形部分；(3)將無(wú)彈性的熱塑性材料片(例如，聚酯，聚烯烴，尼龍，聚苯乙烯)擠出至第一柔性線圈材料片上；(4)提供具有熱塑性且同時(shí)仍處于熔融狀態(tài)的膜給至少第一柔性無(wú)紡材料片的間隔開(kāi)的錨定部分，以便在結(jié)合位置或錨定部分將所擠出的熱塑膜片結(jié)合至該無(wú)紡材料；和(5)至少在該片的縱向方向上取向所擠出結(jié)合的無(wú)紡織物片復(fù)合物，從而取向所述片，減少該無(wú)紡物的弧形部分的高度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一用于鉤圈粘扣的低成本線圈材料，其具有斷續(xù)地結(jié)合至非彈性取向膜的至少一片柔性無(wú)紡材料。本發(fā)明還涉及用于生產(chǎn)這類(lèi)線圈的方法。
文檔編號(hào)B32B38/00GK1918004SQ20048004200
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者杰什里·賽思, 丹尼斯·L·貝克爾 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司