專(zhuān)利名稱(chēng)：形成環(huán)圈材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)圈(loop)材料，具體涉及用于接觸式固定的片狀材料支撐 的環(huán)圈。
背景技術(shù)：
接觸式固定件作為固定系統(tǒng)尤其適用于重量輕的一次性衣服，比如尿 布。在為了提供一種經(jīng)濟(jì)的環(huán)圈材料而作出的研究中，除了機(jī)織或針織以外 還已經(jīng)推薦不同的選擇，如通過(guò)針刺重量輕的纖維層來(lái)形成輕的非織造材 料，然后這些材料可以被牽伸以取得更輕的單位重量和成本效益，其中環(huán)圈
結(jié)構(gòu)通過(guò)不同的結(jié)合方法來(lái)固定，并隨后附著于基片上。例如，US6329016 就教導(dǎo)了這樣的一種方法。
為了接觸式固定和其它的目的，帶有適于不同用途的特殊特征的便宜的 環(huán)圏材料是所希望的。

發(fā)明內(nèi)容
在多個(gè)方面中，本發(fā)明的特征是帶有離散環(huán)圈區(qū)域的環(huán)圏材料。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，用于接觸式固定的環(huán)圈材料包括柔性的片狀 基片；和單獨(dú)且直接固定到該基片上的鉤子可配合的纖維。所述纖維在基片 的固定區(qū)域內(nèi)在離散的粘合位置熔合到基片的表面，但是所述纖維是松散并 且未連接到所述基片。通常，所述纖維完全設(shè)置在基片的一側(cè)上，這樣在基 片的相對(duì)側(cè)上是沒(méi)有纖維的。在一些情況下，環(huán)圈材料還包括離散的、間隔 開(kāi)的固定件元件區(qū)域。
在一些示例中，離散的固定區(qū)域是圓形的。在一些情況下，離散的固定 區(qū)域包括由無(wú)纖維基片分離的平行帶。所述帶例如可以是縱向連續(xù)的。
可用的基片的示例包括聚合物薄膜、稀松布和紙。
在一些情況中，基片限定分離線，該線在固定產(chǎn)品之間限定單個(gè)的固定 產(chǎn)品，每個(gè)固定產(chǎn)品包含一個(gè)未分開(kāi)的離散的固定區(qū)域。
優(yōu)選的，纖維具有的強(qiáng)力(由強(qiáng)度x旦尼爾定義)至少為8克。在一些示例 中，纖維包括芯部為一種材料皮部為另一種材料的雙組分纖維，雙組分纖維 的皮部材料把纖維粘合在一起。
環(huán)圈材料的總重量?jī)?yōu)選低于約167克每平方米(gsm)，更優(yōu)選低于約67 克每平方米。
環(huán)圏材料可以設(shè)置成連續(xù)的長(zhǎng)度，巻繞成輥形式。
本發(fā)明另 一方面的特征在于形成用于接觸式固定的環(huán)圈材料的方法。所 述方法包括把松散的短纖維設(shè)置在柔軟的片狀的基片的前表面上，然后僅在 基片的離散區(qū)域中將短纖維固定到基片上，形成具有固定的鉤子可配合的纖 維的離散固定區(qū)域的環(huán)圈材料，該材料具有由無(wú)纖維基片分離的固定區(qū)域。 顯然，纖維是杠、散的并且直到層壓時(shí)才連接到基片。
在一些實(shí)施例中，把短纖維布置在基片上包括把纖維布置在前表面的寬 區(qū)域中，并且固定短纖維包括在離散區(qū)域中把纖維固定到基片上同時(shí)在寬區(qū) 域的其他部位中未固定纖維。在這些實(shí)施例中，所述方法還包括去掉未固定 的纖維以暴露無(wú)纖維區(qū)域。在其他實(shí)施例中，在基片上布置短纖維包括僅在 離散區(qū)域中布置纖維，使得無(wú)纖維區(qū)域處在離散區(qū)域之間。
短纖維布置在基片上，優(yōu)選在一層中的纖維總重量低于約67克每平方 米，或更優(yōu)選不高于約34克每平方米，所述纖維以梳理的未粘合的狀態(tài)布 置在基片上。
在一些實(shí)施例中，所述方法的特征在于在基片上布置纖維之前，梳理和 交叉鋪網(wǎng)纖維。在一些情況下，該方法的特征還在于基片前表面的纖維先于 層壓而纟皮力a熱。
在一些實(shí)施例中，把纖維固定在基片上包括通過(guò)使用具有離散針的針床 把纖維壓靠在基片上而把纖維層壓到基片上，所述針只在對(duì)應(yīng)于針的離散點(diǎn) 處給基片施加壓力。
有利的是，無(wú)纖維區(qū)域最小化形成環(huán)圈材料所要求的纖維量，并且減少 了成本以及提供重量非常輕的產(chǎn)品。另外，僅在需要的地方形成用于固定或 其他目的纖維狀環(huán)圈。以此方式，可以生產(chǎn)預(yù)成形的材料，其中在選擇的區(qū) 域中預(yù)設(shè)環(huán)圈，可以制造由這些材料生成的功能產(chǎn)品而不用把環(huán)圈材料單獨(dú) 連接到這樣的區(qū)域中。如在此所公開(kāi)的，形成這樣離散環(huán)圈區(qū)域的方法在生 產(chǎn)適用于接觸式固定或其他目的的環(huán)圈材料中成本是非常低的。
本發(fā)明的 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)將在下面的附圖和說(shuō)明書(shū)中說(shuō)明。本 發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將從說(shuō)明書(shū)和附圖以及權(quán)利要求中可明顯看出。


圖1是用于形成環(huán)圈材料工藝的流程圖。
圖2是層壓輥隙的放大的示意圖，環(huán)圈材料在圖1中的工藝期間通過(guò)該輥隙。
圖3是高度放大的示意圖，示出互相粘合的纖維并且該纖維粘合到離散 粘合點(diǎn)。
圖4是軋花后的層壓材料的示意性邊視圖，示出了凸起區(qū)域。 圖5是示出了利用粉末形式的粘合劑的替換性層壓步驟的示意圖。 圖6是環(huán)圈材料在帶有環(huán)圈表面上具有軋花圖案的照片。 圖7是一個(gè)軋花單元放大的視圖。
圖8是用于形成環(huán)圈材料的工藝的流程圖，當(dāng)從纖維網(wǎng)載體移走未針刺
的纖維時(shí)，所述環(huán)圈材料具有離散環(huán)圈區(qū)。
圖9是環(huán)圈材料放大的透視圖，該環(huán)圈材料具有固定區(qū)域和無(wú)環(huán)圏區(qū)域。 圖IOA和IOB是圖9中沿著線10-10的截面圖，示出了可選擇的結(jié)構(gòu)。 圖11是帶有離散環(huán)圏區(qū)的片材產(chǎn)品的頂視圖，單個(gè)的尿布覆蓋層(diaper
cover)可以由該產(chǎn)品沖切出。
圖12是一次性尿布的透視圖，該尿布具有從圖11的產(chǎn)品中沖切出的尿
布覆蓋層。
圖13是帶有離散環(huán)圈區(qū)和鉤子區(qū)的片狀材料的透視圖。 同樣的附圖標(biāo)記在不同的圖中指示相同的元件。
具體實(shí)施例方式
對(duì)環(huán)圈產(chǎn)品的描述將在描述多種制造環(huán)圈產(chǎn)品的方法之后進(jìn)行。 圖1示出用于生產(chǎn)便宜的接觸式緊固件環(huán)圈產(chǎn)品的機(jī)器和工藝，其使用 針刺工藝。在圖1的上左端，梳理的和交叉鋪網(wǎng)的纖維層10由帶有中間交 叉鋪網(wǎng)的兩個(gè)梳理階段產(chǎn)生。已稱(chēng)重的不同類(lèi)型的短纖維部分通過(guò)梳理給料 機(jī)34喂入到第 一梳理工位30。梳理工位30包括一 36英寸(90cm)的中心輥 50, — 60英寸(150cm)的預(yù)梳機(jī)主體(breaker main)52,和一 50英寸(125cm)
的預(yù)梳機(jī)道夫54。第一梳理喂入輥驅(qū)動(dòng)裝置包括在一 13英寸(33cm)的刺輥 羅拉58上的3英寸(75mm)的喂入輥56和3英寸(75mm)的清理輥。一 8英 寸(20cm)的剝?nèi)≥?0把纖維轉(zhuǎn)移到中心輥50上。在中心輥上具有三個(gè)8英 寸(20cm)的工作輥組62,和一給預(yù)梳機(jī)主體52喂料的16英寸(40cm)的預(yù)梳 機(jī)道夫64，七個(gè)8英寸(20cm)的工作輥組66和飛花捕才足器68在預(yù)才危機(jī)主體 52上支承運(yùn)轉(zhuǎn)。梳理后的纖維被精梳到傳送帶70上，該傳送帶把單纖維層 轉(zhuǎn)移到交叉鋪網(wǎng)機(jī)72中。在交叉鋪網(wǎng)之前，梳理后的纖維仍然以單纖維類(lèi) 型的帶或塊(streaks)出現(xiàn)，和從不同的供應(yīng)箱喂入到梳理工位30的纖維球相 似。交叉鋪網(wǎng)通常需要以線性方向的90度的重定位，纖維層自身交叉鋪網(wǎng) 并且被調(diào)節(jié)以形成能夠喂入到第二梳理工位74中的纖維層寬度。在該實(shí)施 例中，交叉鋪網(wǎng)機(jī)的輸出寬度被設(shè)定為大約等于載體的寬度，纖維可以被針 刺到該載體中。交叉鋪網(wǎng)機(jī)72可具有成網(wǎng)機(jī)皮圈(lapper apron)，該皮圏在往 復(fù)運(yùn)動(dòng)中和底部皮圈(floor apron)橫向交叉。交叉鋪網(wǎng)機(jī)在底部皮圏上鋪設(shè)梳 理纖維網(wǎng)，例如為約80英寸(150cm)寬和約1.5英寸(13mm)厚，以構(gòu)成多層 criss-交叉纖維網(wǎng)，以形成這樣一個(gè)層，該層例如寬度為約80英寸(150cm)、 厚度為約4英寸(10cm)、包括四個(gè)雙層梳理纖維網(wǎng)。在梳理期間，纖維被分 離并且被精梳成主要由平行纖維構(gòu)成的布狀墊。由于幾乎所有的纖維在梳理 方向中延伸，當(dāng)在梳理方向中拉所述墊時(shí)，該墊具有一定的強(qiáng)度，而當(dāng)在梳 理橫向中拉所述墊時(shí)，該墊幾乎沒(méi)有強(qiáng)度，橫向強(qiáng)度僅在少量的纏結(jié)纖維之 間產(chǎn)生。在交叉鋪網(wǎng)期間，梳理的纖維墊以Z字型重疊的圖案被鋪設(shè)，得到 了多層交錯(cuò)斜向的纖維墊10。在梳理橫向中延伸的斜向?qū)釉谄鼨M向中延伸 的長(zhǎng)度超過(guò)沿著它的長(zhǎng)度延伸的長(zhǎng)度。
在第二次梳理工藝之前為纖維網(wǎng)交叉鋪網(wǎng)提供多種切實(shí)的利益。例如， 它在第二次梳理階段期間增強(qiáng)了纖維復(fù)合物的混合。使得纖維網(wǎng)寬度和單位 重量的調(diào)節(jié)相對(duì)容易，其是通過(guò)改變交叉鋪網(wǎng)參數(shù)而被簡(jiǎn)化。
第二梳理工位74巻取交叉鋪網(wǎng)的纖維墊并且第二次梳理這些纖維。喂 入輥驅(qū)動(dòng)裝置由13英寸(33cm)的刺輥58上的兩個(gè)3英寸(75mm)的喂入輥和 一 3英寸(75mm)的清潔輥構(gòu)成，通過(guò)一 8英寸(20cm)的剝?nèi)≥?0喂入到一 60英寸(150cm)的主羅拉76。纖維通過(guò)六個(gè)8英寸(20cm)的工作輥78梳理， 后五個(gè)工作輥和3英寸(75mm)的剝?nèi)≥伋蓪?duì)。一 50英寸(125cm)末道才危理枳^ 道夫80把梳理的纖維網(wǎng)轉(zhuǎn)移到一凝棉器82,該凝棉器具有兩個(gè)8英寸(20cm)
的凝棉羅拉84，纖維網(wǎng)從該凝棉羅拉被精梳到從繞線軸16喂入的載體片14 上。所述凝棉器把纖維網(wǎng)的單位重量從約0.7osy(盎司/每平方碼)(23gsm)提高 到約1.0osy(33gsm),并且減少了纖維的定向以消除成品的方向性強(qiáng)度以及其
他的性能。
載體片14，例如為聚合物薄膜或紙，可以以單個(gè)連續(xù)長(zhǎng)度或以多個(gè)平行 帶來(lái)供應(yīng)。對(duì)于特別寬的纖維網(wǎng)，引入兩個(gè)或多個(gè)平行片是必要的或成本有 效的，這些片是鄰接的或稍微重疊的。所述平行片可以是斷開(kāi)的或沿著共有 的邊相連。來(lái)自凝棉器82的梳理的、混合均勻的纖維層在載體片14上由傳 送器86傳送并且傳送到針刺工位18。隨著纖維層進(jìn)入到針刺工位，其除了 被梳理和交叉鋪網(wǎng)之外還不具有穩(wěn)定性。換句話說(shuō)，纖維在針刺到載體片中 之前未被預(yù)針刺或氈化。在這種狀態(tài)下，纖維層在進(jìn)入針刺工位之前不適于 巻繞或聚集。
在針刺工位18中，載體片14和纖維從纖維側(cè)被針刺-沖孔。針在纖維 上方被引導(dǎo)通過(guò)一抄針板，并且牽引纖維通過(guò)載體片14以在相反側(cè)上形成 環(huán)圈。在針刺期間，載體片支撐在從從動(dòng)支撐帶或刷子皮圏22延伸的針床 或毛刷床上，所述從動(dòng)支撐帶或刷子皮圈隨著載體片移動(dòng)穿過(guò)針刺工位。在 針刺期間反作用壓力由皮圈22下面的固定的反作用板24提供。
針刺產(chǎn)品88以未粘合的狀態(tài)離開(kāi)針刺工位18和刷子皮圏22，并且進(jìn)入 到層壓工位92。在進(jìn)入到層壓工位之前，纖維網(wǎng)經(jīng)過(guò)一測(cè)量計(jì)(未示出)，該 測(cè)量計(jì)提供每單位面積的纖維網(wǎng)質(zhì)量的粗略測(cè)量。這些測(cè)量可作為反饋用于 控制上游梳理和交叉鋪網(wǎng)操作。所述纖維網(wǎng)在該階段足夠穩(wěn)定以在針刺和層 壓工位之間的聚積器80聚積。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，聚積器90之后是伸展輥(未 示出)，該伸展輥在纖維網(wǎng)進(jìn)入下一工藝之前伸展和集中纖維網(wǎng)。在層壓之 前，纖維網(wǎng)也可以通過(guò)一涂l丈工位(未示出)，在該工位中施加粘合劑以^是高 層壓效果。在層壓工位92中，纖維網(wǎng)首先經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)紅外加熱器94， 該加熱器預(yù)熱纖維和/或來(lái)自和環(huán)圈相對(duì)側(cè)的載體片。在該產(chǎn)品中根據(jù)粘合的 雙組分纖維，加熱器94預(yù)熱和軟化雙組分纖維的皮部。在一個(gè)實(shí)施例中， 加熱器的長(zhǎng)度和線速度使得纖維網(wǎng)在加熱器之前花掉約四秒。在加熱器的下 游是纖維網(wǎng)溫度傳感器(未示出)，該傳感器給加熱器提供反饋以控制把纖維 網(wǎng)維持在所希望的出口溫度。為了層壓，加熱的纖維網(wǎng)繞著熱罐96處理， 該熱罐支撐四個(gè)實(shí)心直徑(solid diameter)(不包括針布)為5英寸(13cm)空轉(zhuǎn)的
針布包覆的輥98,以及一 18英寸(46cm)的實(shí)心直徑的從動(dòng)的橡膠針布包覆 的輥IOO,它們?cè)诳煽刂茐毫Φ臈l件下旋轉(zhuǎn)。由此針布輥98， 100的針在離 散的壓力點(diǎn)把纖維網(wǎng)壓靠在熱罐96的表面，這樣在離散的位置粘合纖維并 且沒(méi)有擠壓其他的纖維，大致在粘合點(diǎn)之間留下用于配合鉤子的外露的開(kāi) 口。對(duì)于多種材料，在針布輥和熱罐之間粘合壓力非常低，其范圍在1-10 磅每平方英寸(70-700克/平方厘米)或更低。在采用雙組分聚酯纖維和聚丙 烯薄膜的一個(gè)示例中，為了避免熔化聚丙烯薄膜，熱罐96的表面溫度維持 在約306度華氏溫度(150攝氏度)。熱罐96可以具有柔性的外表面，或呈 條帶的形式。作為羅拉輥隙替換的例子，利用一平臺(tái)狀的織物層壓機(jī)(未示 出)在大量的停工時(shí)間內(nèi)施加可控制的層壓壓力。這樣的平臺(tái)狀層壓機(jī)可從 Paterson， New Jersey的Glenro.Inc.獲得。在一些應(yīng)用中，成品的環(huán)圏產(chǎn)品在 軋花之前通過(guò)一冷卻器(未示出)。
還參照?qǐng)D2,無(wú)針刺工藝代替圖1中帶有層壓輥隙的針刺工位18和層壓 工位92。梳理的、交叉鋪網(wǎng)的纖維層10在熱罐28和針布包覆的皮圏之間的 輥隙中通過(guò)層壓被粘合到載體薄模14。通過(guò)控制輥隙溫度、壓力和線速度， 以及按需要預(yù)熱材料，纖維能夠直接互相粘合并且在離散點(diǎn)42粘合到載體 (圖3)，而使得其他的外露的纖維部分用于配合鉤子。其他的工位(loft)可以 通過(guò)定向粘合工位被維持，這樣熱罐28在載體片14的底側(cè)上，針布繞著配 合產(chǎn)品纖維側(cè)的逆方向旋轉(zhuǎn)輥纏繞，這樣在針之間區(qū)域中的纖維仍未被擠 壓。由該方法形成的產(chǎn)品和通過(guò)針刺形成的產(chǎn)品不同在于至少該產(chǎn)品的操作 側(cè)是纖維初始被放置于上的載體纖維網(wǎng)側(cè)。此外，外露的載體片仍然用于直 接粘合到下面的基片上，例如相容的薄膜。
針優(yōu)選的密度是每平方厘米約20和50個(gè)。每個(gè)針的直徑約為0.020英 寸(0.5mm)，優(yōu)選是直的以承受層壓纖維網(wǎng)所需要的壓力。針從襯里延伸約 0.25英寸(6.4mm)的厚度。襯里是厚度大約相等的兩個(gè)層，下層是纖維狀帶 而上層是橡膠。針從襯里的橡膠側(cè)延伸約0.25英寸(6.4mm)。在大多數(shù)情況 下，優(yōu)選針在粘合過(guò)程中不能穿透載體片，但是每個(gè)針提供足夠的支撐以在 纖維之間形成堅(jiān)固的粘合點(diǎn)。在非連續(xù)的生產(chǎn)方法中，例如制備離散的環(huán)圏 材料塊， 一片載體片14和一部分纖維墊12可以鋪設(shè)在單層的針布上用作梳 理纖維網(wǎng)，例如為了在從針布上移走之前進(jìn)行針刺和隨后的粘合。針和載體 片(或其剩余部分，依據(jù)針刺密度)接觸并且將下面的纖維彼此熔合和/或?qū)⑾?br> 面的纖維熔合到載體片材料上，在針尖端附近形成相當(dāng)密實(shí)的熔合材料體 42,以及形成半陰影的熔合區(qū)但纖維明顯繞著每個(gè)針。纖維網(wǎng)應(yīng)當(dāng)被層壓以 致于熔合區(qū)是明顯和分離的，這樣纖維間斷地熔合成和產(chǎn)品交叉的密實(shí)塊。 粘合纖維網(wǎng)的每單位面積中離散的熔合區(qū)數(shù)要使得用于配合的外露部分的短纖維也具有其他的部分，例如固定到一個(gè)或多個(gè)這樣熔合區(qū)42的他們的末端，使得熔合區(qū)主要用于逆著從鉤子負(fù)載的拉出的方向穩(wěn)固纖維。不管熔 接點(diǎn)是離散還是相互連接的格柵，這都能進(jìn)一 步固定纖維。再參照?qǐng)D1，層壓的纖維網(wǎng)通過(guò)另一聚積器90移動(dòng)到軋花工位104，局 部凸起區(qū)域的所希望的圖案在該工位軋入到兩個(gè)逆方向旋轉(zhuǎn)軋花輥之間的 纖維網(wǎng)中。在一些情況下，在不聚積的條件下，纖維網(wǎng)可以從層壓器直接移 動(dòng)到軋花工位，以便利用由層壓產(chǎn)生的任何潛在的升高的溫度。粘合的環(huán)圈 產(chǎn)品在巻繞之前被軋有所希望的軋花圖案。在該示例中，環(huán)圈產(chǎn)品通過(guò)從動(dòng) 軋花輥54和支承輥(backup ro11)56之間的輥隙。軋花輥54具有凸起圖案區(qū)， 該圖案區(qū)將纖維永久地?cái)D壓在載體片上，甚至可以把纖維的一部分熔融到這 些區(qū)域中。軋花可以被簡(jiǎn)單實(shí)施以增強(qiáng)最終成品的紋理或美觀要求。在一些 情況下，輥56具有凸起圖案區(qū)，該圖案區(qū)和輥54中的微凹處嚙合，使得軋 花在纖維側(cè)上產(chǎn)生了凸起小山或凸區(qū)域圖案，并且在產(chǎn)品的非操作側(cè)上帶有 相應(yīng)的凹區(qū)45(圖4)，這樣軋花產(chǎn)品比預(yù)軋花產(chǎn)品具有更大的有效厚度。此 外，如圖4所示，為了更佳地配合，軋花使得可配合的纖維部分以不同的角 度配合鉤子區(qū)域。合適的軋花圖案的更多的細(xì)節(jié)以下參照?qǐng)D6和7將被討論。然后軋花纖維網(wǎng)移動(dòng)通過(guò)第三聚積器90，經(jīng)過(guò)檢測(cè)碎片的金屬檢測(cè)器 106，然后為了儲(chǔ)存或運(yùn)輸進(jìn)行切斷和巻繞。在切斷過(guò)程中，邊可以被修整 和去掉，任何不希望的載體片重疊區(qū)域通過(guò)使用多個(gè)平行的載體片帶變得必要。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用上述工藝，形成的有用的環(huán)圏產(chǎn)品可帶有相對(duì) 少的纖維12。在一示例中，墊10的單位重量?jī)H約為1.0osy(33gsm)。被牽引 的纖維12和3 - 6旦切斷長(zhǎng)度約為4英寸(10cm)巻曲的聚酯纖維和4旦的切 斷長(zhǎng)度為約2英寸(5cm)的巻曲的雙組分聚酯纖維混合。纖維比率可以是， 例如實(shí)心聚酯纖維為80%，雙組分纖維為20%。在其他的實(shí)施例中，纖維 可以包括15 -30%雙組分纖維。優(yōu)選的比率依據(jù)纖維的組成以及工藝條件確 定。通常，太少的雙組分纖維可能危害纖維穩(wěn)固，這是由于缺乏纖維的熔合;
而太多的雙組分纖維將趨向于增加成本并且可導(dǎo)致僵硬的產(chǎn)品和/或其中一 些環(huán)圈彼此附著的產(chǎn)品。雙組分纖維是芯/皮型拉伸纖維，其由軟化溫度約為 110攝氏度的共聚多酯皮和聚酯芯組成，并應(yīng)用該纖維將實(shí)心聚酯纖維^皮此 結(jié)合并結(jié)合到載體。在該示例中，這兩種纖維具有圓形橫截面并巻曲為每英寸約7.5個(gè)巻曲 (3個(gè)巻曲/cm)。 /人Wichita,Kansas的INVISTA(www.invista.com)獲得的適宜 的聚酯纖維的指定型號(hào)是291 。從INVISTA獲得的適宜的雙組分纖維的指定 型號(hào)是254。作為圓形橫截面纖維的可選擇的纖維是具有其他橫截面(具有角 形表面)的纖維，例如可以采用五角形或五葉形(pentalobal)橫截面的纖維。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有每旦尼爾至少2.8g的強(qiáng)度(tenacity)值的環(huán)圈纖維提供好 的封閉性能，具有每旦尼爾至少5或更多克的強(qiáng)度值的纖維(優(yōu)選每旦尼爾8 或更多克)在多個(gè)實(shí)施例中是更優(yōu)選的。通常，用于環(huán)圏-極限封閉的條件， 環(huán)圏強(qiáng)度越高，封閉越好。聚酯纖維墊10以拉伸、分子定向的狀態(tài)在冷卻 條件下被牽伸，其中牽伸的比率至少是2: l(也就是至少2倍的原始長(zhǎng)度)， 冷卻條件使得分子定向，并且賦予纖維的強(qiáng)度約為每旦尼爾4.8克。環(huán)圈纖維旦尼爾的選擇應(yīng)當(dāng)考慮鉤子的型號(hào)，小旦尼爾的纖維 一般選擇圈纖維)，可以使用較低強(qiáng)度或較大直徑的纖維。對(duì)于很多應(yīng)用，特別是鉤子部件和環(huán)圈部件配合和脫離不止一次的(循 環(huán)的)產(chǎn)品，所希望的是環(huán)圈具有相對(duì)高的強(qiáng)度，因此當(dāng)固定件產(chǎn)品脫離時(shí) 環(huán)圈不會(huì)斷裂或撕破。斷裂的環(huán)圈使得環(huán)圈材料具有"絨毛"，破損的外觀， 以及大范圍的斷裂可有害地影響固定件的再配合。環(huán)圈強(qiáng)力(strength)和纖維強(qiáng)力成正比例，其是強(qiáng)度和旦尼爾的乘積。對(duì) 于多種應(yīng)用來(lái)說(shuō)，具有至少6克的纖維強(qiáng)力的纖維，例如至少10克強(qiáng)力的 纖維能夠提供足夠的環(huán)圈強(qiáng)力。需要的環(huán)圈強(qiáng)力越高，纖維強(qiáng)力就越高，例 如至少15。這些范圍內(nèi)的強(qiáng)力可以通過(guò)使用強(qiáng)度為約2-7克/旦尼爾和約 1.5-5(例如2 - 4)旦尼爾的纖維獲得。例如，強(qiáng)度為約4克/旦尼爾和約3旦尼 爾的纖維具有約12克的纖維強(qiáng)力。纖維覆蓋范圍將影響整體的配合性能。纖維覆蓋范圍指每單位面積載體 片的纖維的長(zhǎng)度，通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算纖維覆蓋范圍(米/平方米)=單位重量 /旦尼爾x9000。因此，為了獲得低單位重量如小于67克時(shí)的相對(duì)高的纖維
覆蓋范圍，就需要使用相對(duì)低旦尼爾的(即，細(xì)的)纖維。然而，使用低旦尼 爾的纖維將要求纖維具有較高的強(qiáng)度以獲得上述的給定的纖維強(qiáng)力。較高強(qiáng) 度纖維通常比較低強(qiáng)度纖維貴，因此產(chǎn)品所希望的強(qiáng)力、成本和重量特征必 須被平衡以確定用于特殊應(yīng)用的合適的單位重量、纖維強(qiáng)度和旦尼爾。 一般優(yōu)選環(huán)圈產(chǎn)品的纖維層的計(jì)算纖維覆蓋范圍至少為50,000,優(yōu)選至少90,000 和更優(yōu)選至少100,000。為了生產(chǎn)低成本、輕重量以及好性能三者良好平衡的環(huán)圏材料，通常單 位重量?jī)?yōu)選低于70gsm，例如33 - 67gsm，覆蓋范圍約為50,000 - 200,000?？梢允褂枚喾N合成或天然纖維。在一些應(yīng)用中，羊毛和棉可以提供足夠 的纖維強(qiáng)力。目前，熱塑短纖維具有優(yōu)選用于制造薄的、低成本環(huán)圈產(chǎn)品的 基本強(qiáng)度，該產(chǎn)品當(dāng)和非常小的模制鉤子配對(duì)時(shí)具有好的封閉效果。例如， 聚烯烴(例如聚丙烯或聚乙烯)，聚酯(例如聚對(duì)苯二曱酸乙二醇酯)，聚酰胺(例 如尼龍)、丙烯酸樹(shù)脂以及它們的混合物、合金、共聚物以及共擠壓物也是 合適的。聚酯目前是優(yōu)選的。具有高強(qiáng)度和高熔融溫度的纖維可以和低熔融 溫度樹(shù)脂的纖維混合。對(duì)于具有一定導(dǎo)電性的產(chǎn)品，可以添加小比率的金屬 纖維。例如，達(dá)到約5-IO百分率的細(xì)金屬纖維的環(huán)圈產(chǎn)品可有利地用于接 地或其他的電應(yīng)用。在一個(gè)示例中，墊IO鋪設(shè)在吹制的聚乙烯薄膜14上，例如可用于制造 袋子以及其他的包裝應(yīng)用的薄膜。薄膜14具有的厚度約為0.002英寸 (0.05mm)。即使應(yīng)用更薄的薄膜也具有好的效果。其他合適的薄膜包括聚酯、 聚丙烯、EVA和它們的共聚物。在特殊的應(yīng)用中，其他的載體纖維網(wǎng)材料可 以用于代替薄膜14。例如，纖維可以粘合到紙、稀松布或織物上，例如非織 造布、機(jī)織或針織材料，例如重量輕的棉薄片。如果使用紙，則在纖維側(cè)上 預(yù)糊有粘合劑以幫助把纖維和/或襯里層粘合到紙。由于在墊中保留了相對(duì)少量的纖維，加上載體片的厚度以及任何使用的 襯里層，墊108具有的厚度"tm，，可僅約為0.008英寸(0.2mm)或更小，優(yōu)選低 于約0.005英寸，在一些情況下甚至低到約0.001英寸(0.025mm)。載體薄膜 14的厚度低于約0.002英寸(0.05mm),優(yōu)選4氐于約0.001英寸(0.025mm)以及 甚至更優(yōu)選約為0.0005英寸(0.013mm)。包括載體片、纖維以及熔融的粘合 劑(可選的成分，下文描述)的環(huán)圈固定件產(chǎn)品的總重量?jī)?yōu)選低于約5盎司每 平方碼(167gsm)。在一些應(yīng)用中，總重量低于約2盎司每平方碼(67gsm)，或
在一示例中，約1.35盎司每平方碼(46gsm)。下面參照?qǐng)D5，在替換的層壓步驟中，粉末粘合劑46沉積在薄膜的纖維 側(cè)之上然后通過(guò)輥28或平臺(tái)狀層壓機(jī)熔合到薄膜。例如，帶有約20微米標(biāo) 稱(chēng)顆粒大小的聚乙烯粉末以?xún)H約0.5盎司每平方碼(17克每平方米)的分布方 式分散在聚丙烯薄膜的纖維層上。這樣的粉末可以是從Houston, Texas的 Equistar Chemicals LP獲得的具有研磨的非規(guī)則的形狀或大致圓形形式的粉 末。優(yōu)選的，選擇的粉末形式以及顆粒大小能夠使得該粉末篩分到纖維之間 的空隙中并接觸下面的薄膜。在多種應(yīng)用中，還優(yōu)選粉末是熔融溫度低于環(huán) 圈纖維的熔融溫度的材料，這樣在粘合期間，纖維仍是大致完整的并且粉末 粘合劑熔合到纖維或載體纖維網(wǎng)上。在其他的實(shí)施例中，粉末用于把纖維機(jī) 械地粘合到支撐針附近的薄膜上。其他的粉末材料，例如為了所述粘合目的 也可以應(yīng)用聚丙烯或EVA樹(shù)脂，如果具有適宜的載體纖維網(wǎng)材料，也可使 用不同粉末的混合物。的圖形圖像。墊中剩余纖維的小粘合點(diǎn)和低密度一般不明顯損壞圖像的可見(jiàn) 性。例如，這對(duì)于用在嬰兒產(chǎn)品例如一次性尿布上的環(huán)圈材料是有利的。在 這些情況中，嬰兒友善的圖形圖像可以提供在環(huán)圏材料上，所述材料永久地 粘合在尿布底座的前面上以形成用于尿布拉片的配合區(qū)。該圖像可預(yù)先印在 透明載體薄膜的任一表面上。圖6示出制成的環(huán)圈產(chǎn)品，從環(huán)圈側(cè)可以看出，軋花蜂巢狀圖案58。在 該示例中，印在載體薄膜的背側(cè)(與環(huán)圏側(cè)相反)上的圖形圖像130透過(guò)纖維 清晰可見(jiàn)。各種其他的軋花圖案包括，例如形成正方形或鉆石形的交叉線柵 格，或擠壓纖維的圖案，但不在所希望形狀的離散區(qū)域，例如圓形環(huán)圈墊。 軋花圖案也可以擠壓環(huán)圈以在環(huán)圈材料上形成所希望的圖案，或者文字。如 圖7所示，軋花圖案的每個(gè)單元封閉成六角形并且包含多個(gè)可配合的纖維部 分。所述單元開(kāi)放面積的相對(duì)側(cè)之間的寬度"W"約6.5毫米，所述單元的壁 厚度"t，，約0.8毫米。所述單元的壁約占據(jù)成品總面積的20%,開(kāi)力丈的單元區(qū) 域約占據(jù)面積的80 % 。這張針刺材料的照片示出了在所述單元內(nèi)的多個(gè)被針 刺的成型環(huán)圈，但所述照片是非針刺產(chǎn)品的代表。參照?qǐng)D8,在一種形成僅帶有離散環(huán)圈區(qū)域的產(chǎn)品的方法中，纖維覆蓋 的載體纖維網(wǎng)只在所希望的區(qū)域中被層壓，纖維網(wǎng)的其他區(qū)域未被層壓。在
未層壓區(qū)域中的纖維仍大致是松散的并且容易從載體纖維網(wǎng)去掉，例如通過(guò) 真空裝置110。去掉的纖維易于被再次梳理并且這樣循環(huán)。然后層壓產(chǎn)品被 巻繞用于以后的應(yīng)用。由于載體片未被針刺以穩(wěn)固纖維，所以整個(gè)環(huán)圈產(chǎn)品可以提供對(duì)于液體 的阻擋層。再次參照?qǐng)D1，另一種形成僅帶有離散環(huán)圏區(qū)的產(chǎn)品的方法僅在所希望 的區(qū)域把短纖維鋪設(shè)在載體片14上，載體的其他區(qū)域一般沒(méi)有纖維，然后 如上所述層壓和軋花該片，不考慮鋪設(shè)纖維的地方。通過(guò)這種方式，+>散的纖維在層壓后不需要從產(chǎn)品上移走。離散的纖維單量(dose)可通過(guò)例如模板 或篩網(wǎng)鋪設(shè)在載體上。備選地，可以配置第二梳理道夫以用于把離散的纖維 總量供應(yīng)到凝棉器，或者少量的粘合劑僅在需要纖維的地方預(yù)加到載體片， 然后纖維遍及薄膜的范圍施加并且在輕度粘合的地方去掉。備選地，針布包 覆的層壓輥可配置為僅在需要粘合纖維的區(qū)域具有針。典型的環(huán)圈材料116具有圖9所示的離散環(huán)圈區(qū)域118和非環(huán)圈區(qū)域 120。環(huán)圈區(qū)域118分隔開(kāi)，并且包括縱向連續(xù)帶118a和環(huán)圖島，所述環(huán)圏 島包括圓形片118b和成形為多邊形的片118c。非環(huán)圈區(qū)域120—4殳包括不 在環(huán)圈區(qū)域中的所有的環(huán)圈材料區(qū)，也可以配置為 一個(gè)繞著多個(gè)環(huán)圈島的鄰 接的區(qū)域。如果需要，所述材料可以遍及其整個(gè)區(qū)域或僅在環(huán)圏區(qū)域進(jìn)行上 述禮花。如圖IOA所示，該特定的示例通過(guò)把短纖維針刺到基片14中形成，如 上參照?qǐng)D1所述。在所示的環(huán)圏區(qū)域中，離散的環(huán)圈結(jié)構(gòu)48從材料的固定 側(cè)延伸，而底部纖維的薄層延伸超過(guò)相對(duì)側(cè)上的環(huán)圈區(qū)域。這些附圖沒(méi)有按 比例繪制。在圖IOB示出的結(jié)構(gòu)中，可配合的環(huán)圈纖維暴露在固定側(cè)上的粘 合纖維薄層的表面，所述材料的相對(duì)側(cè)仍沒(méi)有這樣的纖維。因此，可以制造僅在所希望區(qū)域中具有環(huán)圈的材料。這種產(chǎn)品是實(shí)用的， 例如，因?yàn)榭梢詮倪B續(xù)的片狀產(chǎn)品上沖切出尿布外覆蓋層，如圖11所示。 每個(gè)尿布主體覆蓋層122在虛線124處被切開(kāi)以合并可配合的纖維的離散的 環(huán)圈片118?；系念A(yù)印制圖形(未示出)指示環(huán)圈片74和沖刀，這些圖形 透過(guò)載體纖維網(wǎng)的支撐環(huán)圏的區(qū)域和無(wú)環(huán)圏區(qū)域都可看見(jiàn)。沖切的尿布覆蓋層122形成為圖12所示的一次性尿布，所述尿布帶有 覆蓋層和具有吸收芯夾層(未示出)的多孔內(nèi)膜124,以及用于接收配合尿布
拉片126安置的環(huán)圈片118,所述拉片帶有凸固定件元件的片128，以繞著 嬰兒可釋放地固定尿布。參照?qǐng)D13，在另一應(yīng)用中，通過(guò)上述方法使兩個(gè)離散的、間隔開(kāi)的、縱 向連續(xù)的平行環(huán)圈帶118a形成在連續(xù)的薄膜片142上，例如聚乙烯袋薄膜。 然后帶有環(huán)圈帶的袋薄膜逆著模制輥喂入到輥隙中，所述輥帶有兩個(gè)相鄰的 熔融樹(shù)脂帶，該樹(shù)脂帶在輥隙中粘合到所述薄膜，而凸固定件元件或這種元 件的桿部由樹(shù)脂整體模制而成，形成凸固定件元件或凸固定件元件預(yù)成品的 兩個(gè)連續(xù)帶144。圖13中所得到的產(chǎn)品140然后可以在帶144之間切開(kāi)以形 成兩個(gè)連續(xù)的材料片，在標(biāo)準(zhǔn)制袋設(shè)備上可重閉的袋可由所述材料形成。如 果帶144模制有不帶鉤的桿部，這種桿部的頂端可在切開(kāi)之前變形以形成可 配合的固定件元件。環(huán)圏帶118a不需要連續(xù)，如上所述的方法能以離散的 間隔形成帶有間隙(未示出)的所述帶，可指示袋的邊緣區(qū)域，在此處形成焊 接密封，從而環(huán)圈纖維不影響袋薄膜的焊接。模制固定件元件的帶的方法在 美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)09/808,395中公開(kāi)，其在2002年2月21日公開(kāi)，公開(kāi)號(hào)為 US2002/0022108A1;并且由帶有預(yù)加固定件的連續(xù)薄膜制袋的方法在待審的 美國(guó)申請(qǐng)10/357,608中公開(kāi)，其在2003年12月11日公開(kāi)，公開(kāi)號(hào)為 US2003/0228078A1。在載體片上制作固定件元件的離散片的方法在待審的美 國(guó)申請(qǐng)10/803,682中公開(kāi)。相似的，鉤環(huán)緊固件的帶或片的多種其他構(gòu)造可以在需要時(shí)在不同基片 材料上形成，以形成連續(xù)的材料，各種有用的產(chǎn)品可以由所述材料生產(chǎn)。上 述方法也能夠生產(chǎn)帶有離散環(huán)圈區(qū)域的材料，所述環(huán)圈不用于固定，但例如 可以用于裝飾或結(jié)構(gòu)。上述的工藝能夠經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)帶有離散環(huán)圈區(qū)域的大容量材料，配置環(huán)圈 以具有好的固定效果。它們也能夠用于生產(chǎn)環(huán)圏材料，其中環(huán)圈材料、基片 和可選的襯里層為了最佳質(zhì)量被單獨(dú)選擇。例如，為了固定強(qiáng)力，選擇的環(huán) 圏纖維材料具有高的強(qiáng)度，而基片和/或襯里層材料可以選擇為易于粘合到其 他的材料并且沒(méi)有損害環(huán)圈纖維。為了其他所希望的性能也可以選擇環(huán)圈產(chǎn)品的材料。在一種情況下，環(huán) 圏纖維和載體纖維網(wǎng)都由聚丙烯形成，制得的環(huán)圏產(chǎn)品易于回收。在另一示 例中，環(huán)圈纖維和載體纖維網(wǎng)都由可生物降解的材料形成，這樣制得的環(huán)圈 產(chǎn)品更有利于環(huán)保?？缮锝到饩廴樗岬母邚?qiáng)度纖維可以從Cargill LLC得
到，商品名為NATUREWORKS 。聚合物粘合劑可從合適的聚乙烯、聚酯、EVA、聚丙烯以及它們的共聚 物中選擇。粘合劑可以以液體或粉末的形式施加，甚至在施加纖維之前可以 預(yù)涂敷到載體纖維網(wǎng)的纖維側(cè)上。在多種情況下，不需要分離的粘合劑，例 如在一次性個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品(如尿布)的低循環(huán)圈應(yīng)用中。已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解在不偏離本發(fā)明的精 神和范圍的情況下可作出多種變化。相應(yīng)地，其他實(shí)施例在從屬權(quán)利要求的 范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于接觸式固定的環(huán)圈材料，所述環(huán)圈材料包括柔性的片狀基片(14)；和設(shè)置在基片表面上在基片的離散固定區(qū)域(118)中的鉤子可配合的纖維(12)，使得無(wú)纖維基片(120)處在相鄰的固定區(qū)域之間；其中所述纖維在固定區(qū)域(118)內(nèi)在離散的粘合位置(42)處熔合到基片(14)的表面，但是所述纖維是松散的并且未連接到所述基片；以及其中所述纖維(12)完全設(shè)置在基片的一側(cè)上，使得基片(14)的相反側(cè)是無(wú)纖維的。
2. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)圈材料，其中所述離散的固定區(qū)域(118b)是圓形的。
3. 如權(quán)利要求1所述的環(huán)圏材料，其中所述離散的固定區(qū)域(118a)包括 由無(wú)纖維基片(120)隔開(kāi)的平行帶。
4. 如權(quán)利要求3所述的環(huán)圈材料，其中所述帶是縱向連續(xù)的。
5. 如上述任一權(quán)利要求所述的環(huán)圈材料，其中所述基片(14)包括聚合物 薄膜或稀松布或紙。
6. 如上述任一權(quán)利要求所述的環(huán)圏材料，其中所述基片(14)限定分離線 (124)，該線限定固定產(chǎn)品之間的單個(gè)固定產(chǎn)品，每個(gè)固定產(chǎn)品包含未區(qū)分的 一個(gè)離散的固定區(qū)域。
7. 如上述任一權(quán)利要求所述的環(huán)圏材料，還包括固定件元件的離散的、 分隔開(kāi)的區(qū)域(144)。
8. 如上述任一權(quán)利要求所述的環(huán)圈材料，其中所述纖維(12)具有至少為 8克的強(qiáng)力，所述強(qiáng)力定義為強(qiáng)度乘旦尼爾。
9. 如上述任一權(quán)利要求所述的環(huán)圈材料，其中所述纖維(12)包括芯部為 一種材料而皮部為另 一種材料的雙組分纖維，該雙組分纖維的皮部材料把纖 維粘合在一起。
10. 如上述任一權(quán)利要求所述的環(huán)圈材料，其中所述環(huán)圈材料的總重量 低于約167克每平方米，或特別是低于約67克每平方米。
11. 如上述任一權(quán)利要求所述的環(huán)圈材料，其中所述材料在長(zhǎng)度上是連 續(xù)的，并且?guī)喞@成輥狀。
12. —種形成用于接觸式固定的環(huán)圏材料的方法，所述方法包括 把松散的短纖維(12)布置在柔軟的片狀基片(14)的前表面上；然后 僅在基片的離散區(qū)域中將短纖維固定到基片上，形成具有固定的鉤子可配合的纖維的離散固定區(qū)域(118)的環(huán)圈材料，所述固定區(qū)域由無(wú)纖維基片 (120)分離；其中所述纖維(12)是松散的并且直到層壓時(shí)才連接到基片(14)。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中把短纖維(12)布置在基片上包括把 纖維布置在前表面的寬區(qū)域中，其中固定短纖維包括把纖維固定在基片(14) 的離散區(qū)域中，同時(shí)在寬區(qū)域的其他部位中未固定纖維，所述方法還包括去 掉未固定的纖維以暴露無(wú)纖維基片。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中在所述基片上布置短纖維(12)包括 僅在離散區(qū)域(118)中布置纖維，使得無(wú)纖維基片處在離散區(qū)域之間。
15. 如權(quán)利要求12-14中任一所述的方法，其中短纖維(12)布置在基片 (14)上，在一層中的纖維總重量低于約67克每平方米，或特別是不高于約 34克每平方米。
16. 如權(quán)利要求12- 15中任一所述的方法，其中所述短纖維(12)以梳理 的非粘合的狀態(tài)布置在所述基片(14)上。
17. 如權(quán)利要求12-16中任一所述的方法，還包括在把纖維布置在基 片上之前，梳理和交叉鋪網(wǎng)纖維。
18. 如權(quán)利要求12-17中任一所述的方法，其中把纖維固定在基片上 包括通過(guò)使用具有離散針(20)的針床把纖維壓靠在基片上而把纖維(I2)層壓 到基片上，所述針只在對(duì)應(yīng)于針的離散點(diǎn)(42)處給基片施加壓力。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，所述基片(14)前表面的纖維(12)先于層 壓而^皮力口熱。
全文摘要
環(huán)圈材料包括柔性的片狀基片(14)和單獨(dú)且直接固定到該基片上的鉤子可配合的纖維(12)，所述纖維布置在基片的離散固定區(qū)域(118)中，使得無(wú)纖維基片(120)處在相鄰的固定區(qū)域之間。還提供了制造和使用這種環(huán)圈材料的方法。
文檔編號(hào)B32B5/06GK101150967SQ200680010337
公開(kāi)日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2006年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月8日
發(fā)明者喬治·A·普羅沃斯特, 詹姆斯·R·巴克 申請(qǐng)人:維爾克羅工業(yè)公司