專(zhuān)利名稱：多定向類(lèi)彈性材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纖維網(wǎng)材料，更具體地講涉及這樣的纖維網(wǎng)材料其中給定纖維網(wǎng)材料的固有伸長(zhǎng)特性可被改進(jìn)。具體地講，本發(fā)明涉及這樣的纖維網(wǎng)材料其中纖維網(wǎng)材料對(duì)多個(gè)方向上的加力伸長(zhǎng)施加的抗力可被改進(jìn)。
背景技術(shù)：
具有改進(jìn)的特性從而對(duì)纖維網(wǎng)上的外加伸長(zhǎng)力提供所需的抗力的纖維網(wǎng)材料是通常已知的。此類(lèi)纖維網(wǎng)材料包括適用于形成柔韌制品(例如柔韌袋)的撓性材料，所述材料的有益效果源自其具有有利于纖維網(wǎng)材料沿優(yōu)先伸長(zhǎng)軸線伸長(zhǎng)的可拉伸特性。
已知的纖維網(wǎng)材料的實(shí)施例公開(kāi)于美國(guó)專(zhuān)利5,518,801(Chappell等人)、5,650,214(Anderson等人)、6,394,651(Jackson)、6,394,652(Meyer等人)以及5,151,092(Buell等人)中。
本文所用術(shù)語(yǔ)“柔韌的”用以指這樣的材料其能夠被撓曲或彎曲(尤其是重復(fù)地?fù)锨驈澢?因而它們響應(yīng)外加力而易彎曲并可屈服。因此，“柔韌的”在含義上基本與術(shù)語(yǔ)不可撓曲的、剛性的或不屈服的含義相對(duì)。因此，柔韌的材料和結(jié)構(gòu)可在形狀和結(jié)構(gòu)上作改變以適應(yīng)外力并且適形于與它們接觸的物體的形狀而不失去其完整性。
在一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)材料(例如可用于吸收制品的材料)中，傳統(tǒng)彈性部件被固定到吸收制品的頂片和/或底片部分(例如一次性尿布的腰部)，從而為穿著者提供更好的貼合性和總體舒適感。然而，傳統(tǒng)彈性部件成本高并且在組裝期間要求某種程度的操縱和處理。盡管傳統(tǒng)彈性部件確實(shí)為吸收制品提供一定的拉伸，但傳統(tǒng)彈性部件固定到其上的材料卻典型地通常不認(rèn)為是彈性的或可拉伸的。因此，添加的傳統(tǒng)彈性部件在固定到材料上之前必須預(yù)拉伸或材料必須經(jīng)過(guò)機(jī)械加工(例如環(huán)軋制)，從而永久地延長(zhǎng)材料使其延伸超過(guò)其初始未拉緊長(zhǎng)度并且使添加的傳統(tǒng)彈性部件生效。
依照進(jìn)一步的現(xiàn)有技術(shù)材料，提供在加力伸長(zhǎng)的方向上顯示“類(lèi)彈性”行為的纖維網(wǎng)材料，而不使用添加的傳統(tǒng)彈性部件。本文所用術(shù)語(yǔ)“類(lèi)彈性”描述纖維網(wǎng)材料的行為。當(dāng)經(jīng)受加力伸長(zhǎng)時(shí)，纖維網(wǎng)材料在加力伸長(zhǎng)的方向上延伸，并且當(dāng)加力伸長(zhǎng)被釋放時(shí)纖維網(wǎng)材料基本上回復(fù)到其未拉緊狀態(tài)。顯示類(lèi)彈性行為的此類(lèi)纖維網(wǎng)材料具有寬廣范圍的應(yīng)用，例如用于耐用衣著制品、一次性衣著制品、一次性衛(wèi)生制品，其涵蓋的材料例如室內(nèi)裝飾材料、用于復(fù)雜形狀的包裹材料等。
依照提供類(lèi)彈性材料的一個(gè)構(gòu)造，基座材料用可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)形成，所述可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)包括限定第一網(wǎng)絡(luò)區(qū)的第一區(qū)域和限定第二網(wǎng)絡(luò)區(qū)的第二區(qū)域，其中第一和第二區(qū)域可用當(dāng)可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)處于未拉緊狀態(tài)時(shí)在這些區(qū)的表面上沿外形測(cè)量的相應(yīng)區(qū)的長(zhǎng)度來(lái)表示，即用第一和第二網(wǎng)絡(luò)區(qū)的“表面路徑長(zhǎng)度”來(lái)表示。第二網(wǎng)絡(luò)區(qū)具有大于第一網(wǎng)絡(luò)區(qū)的表面路徑長(zhǎng)度的“表面路徑長(zhǎng)度”。本文所用術(shù)語(yǔ)“表面路徑長(zhǎng)度”是指在基本平行于材料的軸線的方向上沿所討論區(qū)的外形表面的量度。用于確定相應(yīng)區(qū)的表面路徑長(zhǎng)度的一種方法可見(jiàn)于上文參考的美國(guó)專(zhuān)利5,518,801(Chappell等人)的“測(cè)試方法”部分。
當(dāng)伸長(zhǎng)力施加到可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)時(shí)，限定形成第二網(wǎng)絡(luò)區(qū)的第二區(qū)域的一個(gè)肋狀元件或多個(gè)肋狀元件或一個(gè)褶縐或多個(gè)褶縐將經(jīng)歷幾何變形，在幾何變形下它們將變平并且延展，而形成第一網(wǎng)絡(luò)區(qū)的第一區(qū)域?qū)⒔?jīng)歷分子水平變形。當(dāng)經(jīng)受外加并后續(xù)釋放的伸長(zhǎng)力時(shí)，這將導(dǎo)致可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)區(qū)在伸長(zhǎng)力的方向上顯示類(lèi)彈性行為。
人們對(duì)于包括用于形成柔韌制品的類(lèi)彈性材料在內(nèi)的撓性材料有持續(xù)的需求，其中類(lèi)彈性材料的特性增強(qiáng)了材料響應(yīng)在多個(gè)伸長(zhǎng)方向上施加到材料上的力的擴(kuò)展能力。
發(fā)明概述依照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了包括由相同材料組成構(gòu)成的第一和第二區(qū)域的薄片材料。當(dāng)薄片材料經(jīng)受多個(gè)方向上的外加伸長(zhǎng)力時(shí)，第二區(qū)域初始地在多個(gè)方向上經(jīng)歷基本上的幾何變形。
依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了響應(yīng)在至少兩個(gè)橫向上施加的伸長(zhǎng)力而顯示類(lèi)彈性行為的薄片材料。此薄片材料包括具有由基本相同的材料組成形成的第一和第二區(qū)域的可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)，第一區(qū)域?qū)ν饧由扉L(zhǎng)力提供第一抗力，并且第二區(qū)域?qū)ν饧由扉L(zhǎng)力提供小于第一抗力的第二抗力，導(dǎo)致第二區(qū)域的初始幾何變形。接著第二區(qū)域的幾何變形，第一和第二區(qū)域響應(yīng)外加伸長(zhǎng)力的進(jìn)一步作用而顯示分子水平變形。
依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了響應(yīng)至少一個(gè)方向上的外加力而顯示類(lèi)彈性行為的薄片材料。此薄片材料包括具有可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)圖案的至少一個(gè)區(qū)域。當(dāng)薄片材料經(jīng)受外加力時(shí)，此至少一個(gè)區(qū)在多個(gè)方向上經(jīng)歷基本上的幾何伸長(zhǎng)變形。
附圖概述雖然本說(shuō)明書(shū)通過(guò)特別指出并清楚地要求保護(hù)本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)作出結(jié)論，但應(yīng)該相信由下列說(shuō)明并結(jié)合附圖可更好地理解本發(fā)明，附圖中相同的參考數(shù)字指示相同的部件，并且其中

圖1為薄片材料的平面圖，圖示說(shuō)明本發(fā)明；圖2為圖示說(shuō)明于圖1中的薄片材料的一部分的片段透視圖；圖3為用符合本發(fā)明的第一褶縐圖案形成的薄片材料的平面圖；圖4為用第一褶縐圖案并用以虛線疊加在其上的第二褶縐圖案形成的薄片材料的平面圖；圖5為用于在薄片材料上形成可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的一組嚙合輥的圖解側(cè)正視圖；圖6為用于在薄片材料上形成可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的一組嚙合板的圖解側(cè)正視圖；圖7為用于在薄片材料上形成可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的、以過(guò)程方向串聯(lián)排列的兩組嚙合輥的圖解側(cè)正視圖；圖8為用于在薄片材料上單程形成多定向可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的一組沖壓沖模輥的圖解透視圖，包括放大表面視圖；圖9為薄片材料的平面圖，圖示說(shuō)明由圖8的沖壓沖模輥形成的用于可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)型；
圖10為薄片材料的平面圖，圖示說(shuō)明用于符合本發(fā)明的可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)構(gòu)型；和圖11為柔韌袋的平面圖，摻入符合本發(fā)明的多定向可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)。
發(fā)明詳述參見(jiàn)圖1，顯示了圖示說(shuō)明本發(fā)明的纖維網(wǎng)或薄片材料10，其中薄片材料10用具有不同區(qū)的“可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)”形成。本文所用術(shù)語(yǔ)“可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)”是指互連并且相關(guān)的一組區(qū)域，所述區(qū)域能夠在一個(gè)方向，優(yōu)選地預(yù)定方向或多個(gè)預(yù)定方向上被延展至某個(gè)有用程度，從而響應(yīng)外加并后續(xù)釋放的伸長(zhǎng)力而向薄片材料10提供類(lèi)彈性行為。可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)限定第一區(qū)域的第一區(qū)域12和多個(gè)限定第二區(qū)域的第二區(qū)域14。通常被指示為16的第一區(qū)域12的部分在第一方向上延伸并且優(yōu)選地為基本線性的。通常指示為18的第一區(qū)域12的其余部分在基本垂直于第一方向的第二方向上延伸，并且第一區(qū)域12的其余部分18優(yōu)選為基本線性的。雖然優(yōu)選第一方向垂直于第二方向，第一方向和第二方向之間的其它角度關(guān)系也可為合適的。優(yōu)選地，第一和第二方向之間的角度的變化范圍為約45°至約135°，其中90°為最優(yōu)選的。第一區(qū)域12的部分16和18的相交區(qū)域形成邊界20(只有一個(gè)顯示于圖1中)，所述邊界在圖1中以假想線指示，它們完全圍繞第二區(qū)域14。應(yīng)當(dāng)理解，邊界20不限于本文所圖示說(shuō)明的正方形形狀，并且邊界20可包括如第一和第二區(qū)域12、14的具體構(gòu)型所要求的其它形狀。
顯示于圖1中的薄片材料10包括多定向可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)，所述網(wǎng)絡(luò)在伸長(zhǎng)的多個(gè)方向上提供拉伸特性，如由至少兩個(gè)不同并相異的由相同材料組成構(gòu)成的區(qū)所提供的拉伸特性。第一區(qū)域包括第一區(qū)域12，所述第一區(qū)域一般圖示說(shuō)明為大致位于由薄片材料10限定的平面中的未成形材料帶。第二區(qū)域包括第二區(qū)域14，所述第二區(qū)域一般由結(jié)狀元件或褶縐部分圖案32(見(jiàn)圖2)限定，所述圖案延伸于薄片材料10的平面外并且由在第一和第二不同方向上延伸的一個(gè)褶縐部分或多個(gè)褶縐部分構(gòu)成，如由第一和第二疊加的褶縐部分圖案形成，其中第一和第二褶縐部分圖案圖示說(shuō)明為基本相互類(lèi)似的。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)知道，其它褶縐部分圖案是可能的。應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語(yǔ)“褶縐部分”旨在包括褶縐或褶縐部分的連續(xù)或不連續(xù)區(qū)域，例如可生成自第一和第二褶縐或褶縐部分的相互相交，并且其可導(dǎo)致褶縐部分圖案32按在第一和第二褶縐或褶縐部分的方向上對(duì)齊的行和列對(duì)齊。如下文進(jìn)一步所述，第一和第二褶縐部分圖案優(yōu)選地基本上分別平行于薄片材料10的縱向軸線L和橫向軸線T而定向。而且，為了本文描述的目的應(yīng)當(dāng)提出，術(shù)語(yǔ)“褶縐”和“褶縐部分”不限于多個(gè)褶縐或褶縐部分并且可包括一個(gè)或多個(gè)褶縐或褶縐部分。還有術(shù)語(yǔ)“區(qū)域”的使用，即第一和第二區(qū)域12、14，也不旨在限于多個(gè)區(qū)域，并且可包括限定相應(yīng)第一和第二區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域。
本文所用術(shù)語(yǔ)“形成”是指薄片材料10上的所需的結(jié)構(gòu)或幾何形狀的形成，所述薄片材料當(dāng)其不經(jīng)受任何伸長(zhǎng)或外加力時(shí)將基本保持需要的結(jié)構(gòu)或幾何形狀。本發(fā)明的薄片材料10被成形使得第一區(qū)域12在視覺(jué)上不同于第二區(qū)域14。本文所用術(shù)語(yǔ)“視覺(jué)上不同的”是指薄片材料10的特征。當(dāng)薄片材料10或體現(xiàn)薄片材料10的物體經(jīng)受正常使用時(shí)，所述特征易于被正常肉眼辨別。
形成可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的兩種褶縐部分圖案的伸長(zhǎng)特性可基本上相同，但其在對(duì)應(yīng)于具體褶縐部分圖案的定向的不同方向上延伸，如將要具體根據(jù)如圖3所圖示說(shuō)明的在薄片材料10上形成的第一褶縐部分圖案XA所描述的那樣。用于可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的第一褶縐部分圖案XA包括一組第一和第二區(qū)域，所述區(qū)域包括多個(gè)第一區(qū)域12a和多個(gè)第二區(qū)域14a。第一區(qū)域12a具有沿第一軸線24a延伸的長(zhǎng)度和沿第二軸線26a延伸的寬度W。優(yōu)選地，第一區(qū)域12a的寬度W為約0.03cm(0.01英寸)至約1.3cm(0.5英寸)，并且更優(yōu)選為約0.08cm(0.03英寸)至約0.64cm(0.25英寸)。
第二區(qū)域14a具有第一軸線28a和第二軸線30a。第一軸線28a基本平行于薄片材料10的縱向軸線L，而第二軸線30a基本平行于薄片材料10的橫向軸線T。優(yōu)選地，沿第二軸線30a延伸的第二區(qū)域14a的第一尺寸為約0.03cm(0.01英寸)至約5.1cm(2.0英寸)，并且更優(yōu)選為約0.318cm(0.125英寸)至約2.5cm(1.0英寸)。
第一區(qū)域12a為相對(duì)未成形的。也就是講，第一區(qū)域12a之內(nèi)的材料在薄片材料10經(jīng)歷形成步驟之前和之后處于基本相同的狀態(tài)。第二區(qū)域14a包括多個(gè)凸起的褶縐部分32a。褶縐部分32a的寬度基本平行于第二軸線30a并且褶縐部分32a的長(zhǎng)度基本平行于第一軸線28a。褶縐部分32a的長(zhǎng)度尺寸為至少等于、優(yōu)選長(zhǎng)于褶縐部分32a的寬度尺寸。
第二區(qū)域14a中的褶縐部分32a可由未形成區(qū)域相互隔開(kāi)。然而優(yōu)選地，褶縐部分32a相互鄰近并且由垂直于褶縐部分32a的長(zhǎng)度測(cè)量的小于0.25cm(0.10英寸)的未形成區(qū)域隔開(kāi)，并且更優(yōu)選地，褶縐部分32a為鄰接的，在它們之間基本上沒(méi)有未形成區(qū)域。
褶縐部分32a允許第二區(qū)域14a經(jīng)歷基本上的(即大致上的或?qū)嵸|(zhì)上的)“幾何變形”，所述幾何變形導(dǎo)致比第一區(qū)域12a的“分子水平變形”所顯示的對(duì)加力伸長(zhǎng)的抗力顯著較小的抗力。本文所用術(shù)語(yǔ)“分子水平變形”是指發(fā)生在分子水平上的并且不能被正常肉眼分辨的變形。也就是講，即使一個(gè)人能夠分辨分子水平變形的效應(yīng)(例如薄片材料的伸長(zhǎng))，他也不能夠分辨使這種效應(yīng)發(fā)生或?qū)е缕浒l(fā)生的變形。這與術(shù)語(yǔ)“幾何變形”形成對(duì)比。本文所用術(shù)語(yǔ)“幾何變形”是指薄片材料的變形。當(dāng)薄片材料或體現(xiàn)薄片材料的制品經(jīng)受加力伸長(zhǎng)時(shí)，所述變形通?？杀徽Ｈ庋鄯直?。幾何變形的類(lèi)型包括，但不限于彎曲、展開(kāi)和旋轉(zhuǎn)。
第一區(qū)域12a具有小于第二區(qū)域14a的表面路徑長(zhǎng)度(其包括在褶縐部分32a上測(cè)量的距離)的表面路徑長(zhǎng)度，所述長(zhǎng)度為當(dāng)薄片材料10處于未拉緊狀態(tài)時(shí)在平行于薄片材料10的橫向軸線T的方向上沿外形測(cè)量所得。優(yōu)選地，第二區(qū)域14a的表面路徑長(zhǎng)度比第一區(qū)域12a的表面路徑長(zhǎng)度長(zhǎng)至少約15％，更優(yōu)選地比第一區(qū)域12a的表面路徑長(zhǎng)度長(zhǎng)至少約30％，并且最優(yōu)選地比第一區(qū)域12a的表面路徑長(zhǎng)度長(zhǎng)至少約70％?？偟膩?lái)講，第二區(qū)域14a的表面路徑長(zhǎng)度越大，薄片材料10在遭遇分子水平變形之前的伸長(zhǎng)將越大。然而，應(yīng)當(dāng)提出的是，在薄片10之內(nèi)，第一區(qū)域12a會(huì)在區(qū)域14a顯示幾何變形期間顯示一些分子水平變形。
薄片材料10顯示改進(jìn)的“泊松橫向收縮效應(yīng)”，所述效應(yīng)基本上小于否則的話由類(lèi)似材料組成構(gòu)成的同一基座纖維網(wǎng)的泊松橫向收縮效應(yīng)。更多描述以及用于確定材料的泊松橫向收縮效應(yīng)的方法可見(jiàn)于上文參考的美國(guó)專(zhuān)利5,518,801(Chappell等人)的“測(cè)試方法”部分。所述用于本發(fā)明的薄片材料10的泊松橫向收縮效應(yīng)由分別被第一和第二區(qū)域12a、14a所占據(jù)的薄片材料10的量確定。當(dāng)被第一區(qū)域12a占據(jù)的薄片材料10的面積增加時(shí)，泊松橫向收縮效應(yīng)也增強(qiáng)。相反，當(dāng)被第二區(qū)域14a占據(jù)的薄片材料10的面積增加時(shí)，泊松橫向收縮效應(yīng)減弱。本發(fā)明提供的薄片材料10可被設(shè)計(jì)以減輕(如果不能基本消除的話)顯示泊松橫向收縮效應(yīng)的材料的泊松橫向收縮效應(yīng)。
當(dāng)反向平面力在箭頭38a的方向上施加到圖3的薄片材料10上時(shí)，在橫向軸線T的方向上發(fā)生薄片材料10的軸向伸長(zhǎng)。薄片材料10的伸長(zhǎng)由褶縐部分32a響應(yīng)反向平面力而發(fā)生的展開(kāi)或幾何變形引起。除了上述的褶縐部分32a的幾何變形之外，應(yīng)當(dāng)理解薄片材料10的幾何收縮還可在正交于伸長(zhǎng)方向的方向上響應(yīng)外加伸長(zhǎng)力而發(fā)生。
薄片材料10包括過(guò)渡區(qū)22，所述過(guò)渡區(qū)位于由第一區(qū)域12限定的第一區(qū)域和由第二區(qū)域14限定的第二區(qū)域之間的界面處。過(guò)渡區(qū)22將顯示第一區(qū)域12和第二區(qū)域14兩區(qū)域的行為的復(fù)雜組合。人們認(rèn)識(shí)到此類(lèi)圖示說(shuō)明本發(fā)明的薄片材料的每個(gè)實(shí)施方案均將具有過(guò)渡區(qū)22；然而，此類(lèi)材料由第一區(qū)域12和第二區(qū)域14中的薄片材料10的行為限定。因此，本說(shuō)明書(shū)將關(guān)注第一區(qū)域12和第二區(qū)域14中的薄片材料10的行為，僅因?yàn)樗鲂袨椴灰蕾囉谶^(guò)渡區(qū)22中的薄片材料10的復(fù)雜行為。
當(dāng)薄片材料10響應(yīng)反向平面力而伸長(zhǎng)時(shí)，具有較短表面路徑長(zhǎng)度的第一區(qū)域12a作為分子水平變形的結(jié)果而提供大部分的初始抗力。在薄片材料10伸長(zhǎng)的初始階段，第二區(qū)域14a中的褶縐部分32a經(jīng)歷幾何變形或展開(kāi)并且對(duì)反向平面力提供最小阻抗。在向伸長(zhǎng)的下一階段的過(guò)渡中，褶縐部分32a變得與加力伸長(zhǎng)的平面對(duì)齊(即基本上與其共面)。也就是講，第二區(qū)域14a顯示從幾何變形到分子水平變形的變化。變形模式中的這種變化是分子變形的開(kāi)始，其中第二區(qū)域14a中的褶縐部分32a與加力伸長(zhǎng)的平面基本上共面(即，第二區(qū)域14a已達(dá)到它們的幾何變形的極限)并且開(kāi)始通過(guò)分子水平變形阻抗進(jìn)一步的伸長(zhǎng)。作為分子水平變形的結(jié)果，第二區(qū)域14a后續(xù)地對(duì)進(jìn)一步的加力伸長(zhǎng)提供第二抗力。由第一區(qū)域12a的分子水平變形和第二區(qū)域14a的分子水平變形對(duì)伸長(zhǎng)提供的抗力形成總抗力，所述總抗力大于由第一區(qū)域12a的分子水平變形和第二區(qū)域14a的幾何變形提供的抗力。
在褶縐部分32a變得基本上與加力伸長(zhǎng)的平面對(duì)齊之前發(fā)生的最大伸長(zhǎng)就是形成薄片材料10在箭頭38所指示的外加力的方向上的“可用拉伸”?？捎美鞂?duì)應(yīng)于第二區(qū)域14a經(jīng)歷幾何變形所涉及的距離?？捎美斓姆秶纱笾掠傻诙^(qū)域14a中的表面路徑長(zhǎng)度超過(guò)第一區(qū)域12a中的表面路徑長(zhǎng)度的程度和基座薄膜的組成控制。術(shù)語(yǔ)“可用拉伸”不旨在隱含本發(fā)明的薄片材料10可經(jīng)受的伸長(zhǎng)的極限，因?yàn)榇嬖谶@樣的應(yīng)用其中超過(guò)可用拉伸的伸長(zhǎng)是可應(yīng)用的。對(duì)提供給形成有褶縐部分或肋狀元件的薄片材料10的類(lèi)彈性伸長(zhǎng)特性所作的附加描述可見(jiàn)于美國(guó)專(zhuān)利5,518,801(Chappell等人)中。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，接著形成圖示說(shuō)明于圖3中的第一褶縐部分圖案XA的第一和第二區(qū)域12a、14a的形成，第二褶縐部分圖案XB形成于薄片材料10上，與第一褶縐部分圖案XA成基本上的(即大致上的或?qū)嵸|(zhì)上的)疊加關(guān)系。如圖4所示，第一褶縐部分圖案XA以應(yīng)用第二褶縐部分圖案XB之前的實(shí)線圖示說(shuō)明，而第二褶縐部分圖案XB以疊加在第一褶縐部分圖案XA上的虛線圖示說(shuō)明。第二褶縐部分圖案XB基本上(即大致上或?qū)嵸|(zhì)上)相同于上述的第一褶縐部分圖案XA并且包括第一區(qū)域12b和第二區(qū)域14b，其中第一區(qū)域12b包括基本上(即大致上或?qū)嵸|(zhì)上)未成形的材料帶，并且第二區(qū)域14b由形成于材料10中的多個(gè)褶縐部分32b限定。第二褶縐部分圖案XB的縱向軸線L′和橫向軸線T′以非平行或橫向關(guān)系與關(guān)于第一褶縐部分圖案XA所述的相應(yīng)的縱向軸線L和橫向軸線T對(duì)齊，使得第二褶縐部分圖案XB的褶縐部分32b大致非平行或橫向于第一褶縐部分圖案XA的褶縐部分32a而定向。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，褶縐部分圖案XB基本垂直于褶縐部分圖案XA定向。然而應(yīng)當(dāng)理解，第二褶縐部分圖案XB的縱向和橫向軸線L’、T’可以限定與第一褶縐部分圖案XA的對(duì)應(yīng)縱向和橫向軸線L、T的橫向關(guān)系的任何角度定向，而不限于所述的垂直關(guān)系。
第二褶縐部分圖案XB的第一區(qū)域12b通常優(yōu)選地與第一褶縐部分圖案XA的第一區(qū)域12a鄰接，并且第二褶縐部分圖案XB的第二區(qū)域14b大致與第一褶縐部分圖案XA的第二區(qū)域14a鄰接。如可見(jiàn)于圖2，可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)包括由平行于第一褶縐部分圖案XA的褶縐部分32a延伸的假想線33a確定的溝槽部分，所述溝槽部分與由平行于第二褶縐部分圖案XB的褶縐部分32b延伸的假想線33b確定的溝槽部分相交。因此，可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的第二區(qū)域14由形成材料區(qū)域限定，所述形成材料區(qū)域包括褶縐部分32的網(wǎng)狀區(qū)域，所述褶縐部分可按限定在溝槽部分33a和33b之間的行和列排列，并且可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的第一區(qū)域12由大致平面的基本未成形材料帶限定。疊加在第一褶縐部分圖案XA上的第二褶縐部分圖案XB可向薄片材料10提供伸長(zhǎng)特性，所述伸長(zhǎng)特性基本上(即大致上或?qū)嵸|(zhì)上)類(lèi)似于上述的第一褶縐部分圖案XA垂直于在箭頭38a的方向上施加的伸長(zhǎng)力而響應(yīng)在箭頭38b的方向上的伸長(zhǎng)力的作用所具有的伸長(zhǎng)特性。薄片材料10的伸長(zhǎng)特性可受褶縐部分圖案XA、XB的具體特性和薄片材料10的材料特性的影響。例如，在由聚合材料形成的薄片材料10中，拉伸或伸長(zhǎng)特性可通過(guò)這樣的方式來(lái)改變或選擇提供選定的具有不同段距(褶縐到褶縐的距離)的褶縐部分圖案XA、XB和/或相對(duì)于限定材料的拉伸特性的方面提供褶縐部分圖案XA、XB的特定對(duì)齊或定向(例如形成薄片材料10的聚合物結(jié)構(gòu)的定向)。
當(dāng)薄片材料10經(jīng)受由外加力引起的伸長(zhǎng)時(shí)，不旨在受某個(gè)具體操作理論的約束，據(jù)信薄片材料10當(dāng)其在外加力的方向上延伸時(shí)顯示類(lèi)彈性行為，并且一旦外加力被移除它就至少基本上回復(fù)至其未拉緊狀態(tài)，除非薄片材料10被延伸超過(guò)了屈服點(diǎn)。薄片材料10能夠經(jīng)歷多次伸長(zhǎng)循環(huán)而不失去其基本上復(fù)原的能力。因此，一旦外加力被移除，薄片材料10就能夠回復(fù)至其基本未拉緊狀態(tài)。而且，第二區(qū)域14向薄片材料10提供一種特性，所述特性響應(yīng)在多個(gè)方向上施加到薄片材料10上的伸長(zhǎng)力而在多個(gè)方向上顯示類(lèi)彈性行為。
本領(lǐng)域已知的各種材料適用于構(gòu)造本文所述的薄片材料10。例如(不限制本發(fā)明)，形成薄片材料10的材料可包括聚合材料，包括聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)，以及任何聚烯烴，例如直鏈的低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)或聚丙烯和它們的共混物。其它聚合材料的實(shí)施例包括聚酯和聚氨酯。其它類(lèi)型的材料可包括鋁箔、薄金屬片、涂敷的(涂蠟的等)和未涂敷的紙張、涂敷的非織造材料，并且還包括基本可滲透的材料，包括任何稀松布、格網(wǎng)、織造材料、非織造材料，或穿孔或多孔薄膜，不論其性質(zhì)上主要為二維結(jié)構(gòu)或被形成為三維結(jié)構(gòu)。另外，薄片材料10可包括單一組成或?qū)?，或可可供選擇地為由全異材料或多層構(gòu)成的復(fù)合材料或?qū)訅航Y(jié)構(gòu)，或它們的任何組合。
用于形成本發(fā)明的薄片材料10的方法包括，但不限于，通過(guò)對(duì)偶板或輥、熱形成、高壓液壓形成或鑄造來(lái)形成薄片材料10?？捎糜谛纬杀∑牧?0的設(shè)備的實(shí)施例可見(jiàn)于美國(guó)專(zhuān)利5,518,801(Chappell等人)和轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)10/780,846；具體地講，所參考的美國(guó)專(zhuān)利和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了包括用于在材料薄片上單向形成類(lèi)彈性材料圖案的嚙合輥和嚙合板在內(nèi)的設(shè)備。在一種使用形成構(gòu)件例如嚙合輥(例如使用圖示說(shuō)明于上文參考的專(zhuān)利和專(zhuān)利申請(qǐng)中的那些)來(lái)形成具有多定向可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的方法中，材料薄片可進(jìn)料穿過(guò)處在薄片材料10的橫向上的嚙合輥35、37(圖5)或嚙合板39、41(圖6)，所述橫向?qū)?yīng)于第一褶縐部分圖案XA的褶縐部分的橫向軸線T方向。隨后，薄片材料10可進(jìn)料穿過(guò)處在薄片材料10的縱向上的嚙合輥或嚙合板，所述縱向?qū)?yīng)于縱向軸線L或第二褶縐部分圖案XB的褶縐部分的橫向T′。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，第二褶縐部分圖案XB的第一和第二區(qū)域12b、14b基本上(即大致上或?qū)嵸|(zhì)上)與第一褶縐部分圖案XA的相應(yīng)的第一和第二區(qū)域12a、14a配準(zhǔn)而疊加。然而，設(shè)想第二褶縐部分圖案XB的配準(zhǔn)可相對(duì)于第一褶縐部分圖案XA移位，使得第二褶縐部分圖案XB的至少一部分以與第一褶縐部分圖案XA成基本上(即大致上或?qū)嵸|(zhì)上)非迭蓋的關(guān)系而定位，并且使得第二褶縐部分圖案XB的第一區(qū)域12b可交叉進(jìn)第一褶縐部分圖案XA的第二區(qū)域14a中并且第二褶縐部分圖案XB的第二區(qū)域14b也可交叉進(jìn)第一褶縐部分圖案XA的第一區(qū)域12a中。第一和第二褶縐部分圖案XA、XB之間的這樣的位移可提供有益的類(lèi)彈性特性，所述特性不同于由對(duì)齊的第一和第二褶縐部分圖案XA、XB的對(duì)應(yīng)的第一和第二區(qū)域形成的可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)所提供的特性。
在通過(guò)由單組嚙合輥多次傳送薄片材料10(薄片材料10以不同的定向定位從而在第二區(qū)域14a、14b的褶縐部分32a、32b之間提供不同的相對(duì)定向)而形成第一和第二褶縐部分圖案XA、XB的方法的變型中，可沿生產(chǎn)線接連提供多組嚙合輥以用于薄片材料，每組嚙合輥具有用于在薄片材料上形成具有特定定向的褶縐部分的外部構(gòu)型或圖案。例如，如圖7所示，第一組輥43、45可具有用于形成第一褶縐部分圖案XA的褶縐部分32a的齒，并且后續(xù)的第二組輥包括環(huán)形輥47、49，其中環(huán)形輥49為圖案環(huán)形輥，其可被提供用于形成第二褶縐部分圖案XB的褶縐部分32b。
圖8圖示說(shuō)明用于通過(guò)一組嚙合輥40單程形成多定向可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的輥構(gòu)型。嚙合輥40包括沖壓輥42和協(xié)同工作的沖模輥44，其中沖壓輥具有沖壓區(qū)46并且沖模輥具有用于與沖壓區(qū)46協(xié)同工作的對(duì)應(yīng)的沖模區(qū)48。而且，沖壓區(qū)46每個(gè)均具有多個(gè)沖壓元件50用于與沖模區(qū)48中的對(duì)應(yīng)的沖模元件52協(xié)同工作，其中沖壓元件50與沖模元件52的協(xié)同接合(有薄片材料夾在其間)在材料上形成褶縐部分圖案?？晒┻x擇地，協(xié)同工作的沖模輥44可包括用于適形沖壓元件50或沖壓輥42的其它表面構(gòu)型的適形表面。
參見(jiàn)圖9，圖示說(shuō)明了由輥42、44形成的褶縐部分圖案，其中多定向可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的第二區(qū)域14c的每一個(gè)均由協(xié)同工作的一組沖壓和沖模元件50、52形成(例如由圖8的放大表面視圖所圖示說(shuō)明的)，并且其余的未形成區(qū)域限定多定向可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的第一區(qū)域12c。第二區(qū)域14c由多個(gè)變形結(jié)元件33c限定。結(jié)元件33c在第二區(qū)域14c的每一個(gè)之內(nèi)按行和列對(duì)齊以限定不連續(xù)的褶縐部分，其中每個(gè)不連續(xù)的褶縐部分包括一系列在或者縱向上或者橫向上延伸的結(jié)元件33c。第二區(qū)域14c限定具有比第一區(qū)域12c更長(zhǎng)的表面路徑長(zhǎng)度的區(qū)域，因此提供以與前述可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施方案類(lèi)似的方式響應(yīng)伸長(zhǎng)力的作用而顯示初始幾何變形的區(qū)域。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于具體的所述褶縐部分圖案，并且可應(yīng)用各種褶縐部分圖案來(lái)向薄片材料10提供在多個(gè)方向上顯示類(lèi)彈性特性的可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)。褶縐部分圖案的一個(gè)變型的實(shí)施例圖示說(shuō)明于圖10中，其中第二區(qū)域的每一個(gè)劃分為單獨(dú)的或不同的基本上(即大致上或?qū)嵸|(zhì)上)非迭蓋的部分，所述部分包含褶縐部分32a和32b，其中褶縐部分32a和32b沿不同方向?qū)R。在圖示說(shuō)明的實(shí)施例中，第二區(qū)域14的一個(gè)部分中的褶縐部分32a具有平行于縱向軸線L對(duì)齊的縱向軸線36a，限定第一褶縐部分圖案；并且第二區(qū)域14的另一部分中的褶縐部分32b具有平行于縱向軸線L′對(duì)齊的縱向軸線36b，限定第二褶縐部分圖案。
在可供選擇的可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的形成中，第二褶縐部分圖案可由應(yīng)用到已形成有第一褶縐部分圖案XA的薄片材料10(例如具有圖示說(shuō)明于圖3中的第一褶縐部分圖案XA的薄片材料10)的連續(xù)環(huán)形輥形成。在這種可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的形成中，圖3的薄片材料10進(jìn)料穿過(guò)環(huán)形輥使得薄片材料10的橫向軸線T平行于穿過(guò)環(huán)形輥的行進(jìn)方向而延伸。由環(huán)形輥形成的褶縐部分包括第二褶縐部分圖案，所述圖案平行于橫向軸線T連續(xù)延伸并且穿過(guò)第一褶縐部分圖案的第一和第二區(qū)域12、14，以與第一褶縐部分圖案成非迭蓋關(guān)系而定位第二褶縐部分圖案的至少一部分。
本發(fā)明不限于具體的所述褶縐部分相對(duì)于薄片材料10的定向，也不限于第一褶縐部分圖案XA相對(duì)于第二褶縐部分圖案XB的具體的角度定向。第一和第二褶縐部分圖案XA、XB的褶縐部分32a、32b的縱向軸線可以任何需要的角度相對(duì)于薄片材料10的縱向軸線L和橫向軸線T定向，其中可選擇介于第一和第二褶縐部分圖案XA、XB的褶縐部分32a、32b之間的角度用以在一個(gè)或多個(gè)特定方向上提供優(yōu)先伸長(zhǎng)特性，從而適應(yīng)薄片材料10的特定應(yīng)用或用途。
也應(yīng)當(dāng)理解，限定在可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)的第二區(qū)域14中的褶縐部分圖案可在可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)變化。例如，第二區(qū)域14的某幾個(gè)可形成有在對(duì)應(yīng)于由第一褶縐部分圖案XA提供的定向的單一方向上延伸的褶縐部分，而第二區(qū)域的其它幾個(gè)可具有在對(duì)應(yīng)于由第二褶縐部分圖案XB提供的定向的單一方向上延伸的褶縐部分。在這樣的可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)中，不同定向的褶縐部分可分開(kāi)地定位在第二區(qū)域14的不同幾個(gè)中。
另外，第二區(qū)域14可具有與本文所圖示說(shuō)明的基本正方形的形狀或菱形的形狀不同的形狀。例如，第二區(qū)域可包括任何形狀，包括(無(wú)限制)圓形形狀、橢圓形形狀、卵形形狀，或任何數(shù)目的多邊的形狀或多邊形形狀。也可為褶縐部分32提供可供選擇的形狀。用于褶縐部分的形狀和構(gòu)型的附加變型可見(jiàn)于美國(guó)專(zhuān)利5,518,801(Chappell等人)。
可通過(guò)改變褶縐部分32的高度、尺寸或形狀來(lái)改進(jìn)與褶縐部分關(guān)聯(lián)的伸長(zhǎng)特性從而增強(qiáng)或減弱薄片材料10的類(lèi)彈性行為。而且，可通過(guò)形成附加褶縐部分圖案，例如通過(guò)在薄片材料10上形成三個(gè)或更多褶縐部分圖案來(lái)改進(jìn)薄片材料10的類(lèi)彈性行為。
參見(jiàn)圖11，在本發(fā)明的具體應(yīng)用中，圖示說(shuō)明于圖1中的薄片材料10可被摻入袋構(gòu)造，例如柔韌袋60。柔韌袋60包括袋體62，所述袋體由一片沿折疊線64自身折疊并沿側(cè)縫66和68自身粘結(jié)以形成一個(gè)半封閉容器的薄片材料10形成，所述容器沿上邊緣72具有開(kāi)口70。袋60也任選地包括鄰近上邊緣72定位的封閉部件74，用于密封邊緣72從而形成一種全封閉容器或用件。封閉部件74可提供為用于閉合袋的翼、膠帶、打褶和折疊封口、聯(lián)鎖封口、滑座封口、拉鎖封口或本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的其它閉合結(jié)構(gòu)。袋60適合于包含和保護(hù)很多種包含在袋體62之內(nèi)的材料和/或物體。具體地講，本發(fā)明的薄片材料10允許袋60響應(yīng)由袋60的內(nèi)容物施加的力和/或響應(yīng)作用于其上的外力而在多個(gè)方向上容易地?cái)U(kuò)展，從而提供袋60的體積的擴(kuò)展。在袋60的一個(gè)實(shí)施方案中，形成袋60的薄片材料10的整個(gè)表面可包括可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)?？晒┻x擇地，袋60的被選區(qū)域可優(yōu)先地具有可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)，而袋60的其它區(qū)域可包括未形成薄片材料，使得袋60包括優(yōu)先可擴(kuò)展區(qū)域。例如，可將可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)提供給沿袋豎直定位的不同區(qū)(即，頂部區(qū)、中部區(qū)、下部區(qū))的一個(gè)或多個(gè)，從而提供具有需要的可擴(kuò)展特性的一個(gè)特定區(qū)或多個(gè)特定區(qū)。
除了向袋60的薄片材料10提供擴(kuò)展特性從而擴(kuò)展袋的體積之外，本發(fā)明的多定向可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)還增強(qiáng)薄片材料10阻抗被袋60的內(nèi)容物和/或外部物體刺穿的能力。而且，可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)阻抗撕裂在薄片材料10中的擴(kuò)散，因?yàn)橛傻谝粎^(qū)域12限定的帶起著阻抗撕裂進(jìn)一步擴(kuò)散的干擾區(qū)的作用。
應(yīng)當(dāng)理解，上文對(duì)由本發(fā)明的薄片材料10形成的袋所作的描述僅僅是薄片材料10的應(yīng)用的一個(gè)實(shí)施例。可實(shí)施薄片材料10的應(yīng)用的制品的其它實(shí)施例(無(wú)限制地)包括尿布、衛(wèi)生巾、繃帶、包裹材料、包裝材料、食品保藏袋、食品存儲(chǔ)容器、熱包裹物、面膜、擦拭物和硬質(zhì)表面清潔物。
發(fā)明詳述中的所有引用文獻(xiàn)均引入本文以供參考；任何文獻(xiàn)的引用不可理解為是對(duì)其作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。
盡管已用具體實(shí)施方案來(lái)說(shuō)明和描述了本發(fā)明，但對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)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(shū)中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種薄片材料，所述薄片材料的特征在于由相同材料組成構(gòu)成的第一和第二區(qū)域；當(dāng)所述薄片材料在至少一個(gè)方向上經(jīng)受外加力時(shí)，所述第二區(qū)域在多個(gè)方向上初始經(jīng)歷基本上的幾何伸長(zhǎng)變形。
2.如權(quán)利要求1所述的薄片材料，其特征還在于所述第二區(qū)域包括可變形元件，所述可變形元件具有在所述第二區(qū)域之內(nèi)的在多個(gè)方向上延伸的多個(gè)褶縐部分。
3.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的薄片材料，其特征還在于所述第一區(qū)域基本上不含所述多個(gè)褶縐部分。
4.如權(quán)利要求2所述的薄片材料，其特征還在于所述多個(gè)褶縐部分限定第一和第二褶縐部分圖案，所述第二褶縐部分圖案疊加在所述第一褶縐部分圖案上。
5.如權(quán)利要求4所述的薄片材料，其特征還在于所述第二褶縐部分圖案基本上與所述第一褶縐部分圖案相同。
6.如權(quán)利要求4所述的薄片材料，其特征還在于所述第二褶縐部分圖案橫向于所述第一褶縐部分圖案定向。
7.如權(quán)利要求2所述的薄片材料，其特征還在于所述多個(gè)褶縐部分限定第一和第二褶縐部分圖案，其中所述第二褶縐部分圖案橫向于所述第一褶縐部分圖案延伸。
8.如權(quán)利要求7所述的薄片材料，其特征還在于所述第二褶縐部分圖案的至少一部分以與所述第一褶縐部分圖案成基本非迭蓋關(guān)系而定位。
9.如權(quán)利要求1所述的薄片材料，其特征還在于響應(yīng)至少一個(gè)方向上的所述外加力，所述第二區(qū)域初始顯示基本上的幾何變形并且后續(xù)地顯示分子水平變形。
10.一種柔韌袋，所述柔韌袋包括袋體，所述袋體包括如權(quán)利要求1所述的薄片材料。
全文摘要
一種薄片材料(10)，所述薄片材料包括在薄片材料的表面中形成的可應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)?？蓱?yīng)變網(wǎng)絡(luò)包括第一網(wǎng)絡(luò)區(qū)域(12)和第二網(wǎng)絡(luò)區(qū)域(14)，第一網(wǎng)絡(luò)區(qū)域基本上圍繞第二網(wǎng)絡(luò)區(qū)域。第二網(wǎng)絡(luò)區(qū)域包括可幾何變形的元件，并且第一網(wǎng)絡(luò)區(qū)域限定圍繞第二網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的薄片材料的基本未成形部分?？勺冃蔚脑稍诖笾缕叫杏诒∑牧系钠矫娴亩鄠€(gè)方向上幾何變形，從而向薄片材料提供響應(yīng)在多個(gè)方向上施加于薄片材料的伸長(zhǎng)力的可拉伸類(lèi)彈性特性。
文檔編號(hào)B65D81/00GK101052570SQ200580037428
公開(kāi)日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月3日
發(fā)明者阿蘭·薩維茨基, 肖恩·托馬斯·布勒林 申請(qǐng)人:寶潔公司