專利名稱：通過嚙合成形表面間的拉伸處理柔性纖網(wǎng)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對(duì)柔性纖網(wǎng)施加可變和遞增拉伸力的方法和設(shè)備，所述施加是通過與一種利用互配咬合裝置迫使纖網(wǎng)進(jìn)入支撐表面溝槽的機(jī)構(gòu)多次接觸實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明例如可應(yīng)用于制造非織造布，包括紡粘非織造布，以及與其它非織造布和/或薄膜的層壓材料。優(yōu)點(diǎn)包括能施加遞增的拉伸力，特別是對(duì)于輕薄纖網(wǎng)，而不造成對(duì)纖網(wǎng)的損傷并且憑借一臺(tái)裝置能在寬范圍內(nèi)改變施加的拉伸度。更具體地說，本發(fā)明涉及以遞增方式控制地施加拉伸力，從而改進(jìn)纖網(wǎng)性能和制造的經(jīng)濟(jì)性。拉伸裝置的式樣可方便地包括溝槽輥和/或皮帶，取決于被處理的材料和要求的結(jié)果。本發(fā)明還包括利用多次沖擊產(chǎn)生控制地施加遞增拉伸力的方法以及所制成的處理纖網(wǎng)，該纖網(wǎng)被專門制成具有范圍廣泛的不同物理和其它性能，適應(yīng)個(gè)人護(hù)理、健康護(hù)理、防護(hù)服和工業(yè)產(chǎn)品等多種領(lǐng)域的需要。
背景技術(shù)：
非織造布或纖網(wǎng)，單獨(dú)或者以與其它非織造布或薄膜的層壓材料的形式，構(gòu)成許多市售產(chǎn)品的全部或一部分，例如，成人失禁用品、衛(wèi)生巾、一次性尿布、泳裝和醫(yī)院被單和罩衫，僅舉數(shù)例而已。非織造布或纖網(wǎng)具有由單根纖維、單紗或線交叉鋪置，而不是像在針織或機(jī)織織物中那樣以規(guī)則的、可辨認(rèn)方式所構(gòu)成的物理結(jié)構(gòu)。纖維可以是連續(xù)或不連續(xù)的，并且經(jīng)常由選自聚烯烴、聚酯和聚酰胺等幾大類的熱塑性聚合物或共聚物樹脂，以及許多其它聚合物制成。由聚合物共混物制成的纖維或共軛多組分纖維也可使用。成形纖維和由合成纖維生產(chǎn)非織造纖網(wǎng)的方法和設(shè)備是熟知的；常用技術(shù)包括熔噴、紡粘和梳理。非織造布可單獨(dú)或者制成諸如紡粘/熔噴(SM)層壓材料或三層紡粘/熔噴/紡粘(SMS)布的形式使用。它們也可與薄膜配合使用，并且可以粘合、壓花、處理或著色。顏色可通過加入適當(dāng)顏料到聚合物樹脂中來取得。除了顏料之外，其它添加劑也可用來賦予布料特殊性能，例如，加入阻燃劑以賦予阻燃，或者采用無機(jī)粒狀材料以改善多孔性。由于它們由聚合物樹脂如聚烯烴制成，非織造布通常都極端疏水。為了使這些材料可潤濕，可在例如熔體中從內(nèi)部加入表面活性劑，或者通過各種各樣涂布或施加步驟從外部施加表面活性劑。另外，添加劑，如木漿或短絨也可結(jié)合到纖網(wǎng)中以提供較高的吸收性和較低纖網(wǎng)密度。此類添加劑乃是技術(shù)上熟知的。非織造布的粘合可通過各種各樣的方法實(shí)現(xiàn)，一般都基于熱和/或壓力，例如，穿透空氣粘合和熱點(diǎn)粘合。超聲波粘合、水刺和縫編也可采用?，F(xiàn)有多種多樣粘合和壓花圖案可選擇用于達(dá)到某種紋理、物理性質(zhì)和外觀。質(zhì)量如強(qiáng)度、柔軟、彈性、吸水性、撓曲性(柔性)和透氣性在制造非織造布的過程中可方便地加以控制。然而，某些性能通常必須彼此均衡。一個(gè)例子是，在維持合理強(qiáng)度的同時(shí)通過減少布料的基重來降低成本的嘗試。非織造布可根據(jù)要求制成具有布樣手感或塑料樣手感的。大多數(shù)用途的非織造布的平均基重通常介于5g/m2～300g/m2，具體取決于材料所要求的最終用途。非織造布被用于制造個(gè)人護(hù)理制品，例如，一次性嬰兒尿布、兒童訓(xùn)練褲、女性墊和失禁服裝。非織造布尤其可用于諸如一次性吸收制品的領(lǐng)域，因?yàn)樗鼈兡芷谕匾缘统杀局瞥删哂胁紭拥拿缹W(xué)品質(zhì)。非織造布個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品已得到消費(fèi)者的普遍接受。某些非織造布的彈性性質(zhì)已允許將它們用于健美服，它們的柔性使穿戴者活動(dòng)自如、不受限制。SM和SMS層壓材料綜合了強(qiáng)度、透氣性和阻隔性等品質(zhì)；此種布料已證明是用于防護(hù)服的理想材料。用此種材料制成的消毒包布和手術(shù)罩衫由于在醫(yī)學(xué)上有效、舒適并且其布樣外觀使患者對(duì)潛在的異樣環(huán)境感到親切。此種非織造布的其它工業(yè)用途包括抹布、油吸收劑等，過濾以及汽車和船只的篷蓋布，僅舉數(shù)例而已。
如上所述，薄膜在許多情況下作為增加舒適性的透氣阻擋層是另一種常用成分。透氣性微孔薄膜可采用各種技術(shù)上公知的方法當(dāng)中任何一種成形。例如，此種薄膜可包含含有熱塑性聚合物和填料的充填薄膜。這些以及其它要求的添加劑可混合在一起，加熱，然后擠出成為單層或多層薄膜。例子描述在WO 96/19346，授予McCormack等人，在此全文收作參考。薄膜可采用技術(shù)上公知的各種各樣薄膜成形方法當(dāng)中任何一種制造，例如，采用流延或吹脹薄膜設(shè)備。熱塑性薄膜隨后可按照本發(fā)明進(jìn)行拉伸，或者單獨(dú)或者作為層壓材料的一部分，以賦予所要求的透氣性或其它要求的性質(zhì)。
普遍公認(rèn)，涉及非織造布和薄膜的強(qiáng)度、柔軟和阻隔性的性能是許多用途所希望的，并且有時(shí)卻在一定程度上互相抵觸。例如，阻隔性可通過非織造布與另一層如薄膜的組合來提高，但此種組合卻具有較高的挺度或噪音(格格作響)。正因?yàn)槿绱?，也出于?jīng)濟(jì)的考慮，期望的是使用盡可能薄同時(shí)又仍然賦予所要求的阻隔性或其它性能的薄膜和非織造布。柔軟性可通過各種各樣的機(jī)械步驟改進(jìn)，包括對(duì)非織造布實(shí)行控制拉伸以破壞趨于使材料變硬的次要鍵。特別是為獲得薄非織造布和層壓材料，曾公開采用溝槽輥沿多條直線遞增拉伸來處理纖網(wǎng)的方法以達(dá)到這些性能并，視纖網(wǎng)的性質(zhì)而定，提供松緊或可伸長(zhǎng)性。另外，薄膜拉伸使薄膜變薄，從而擴(kuò)展了其覆蓋能力，提高了經(jīng)濟(jì)性。這些拉伸嘗試包括采用多臺(tái)設(shè)備在纖網(wǎng)生產(chǎn)線中不同的站對(duì)纖網(wǎng)進(jìn)行拉伸。然而，此類方法，特別是處理輕薄纖網(wǎng)或?qū)訅翰牧希鶕p傷一層或兩層或者在處理纖網(wǎng)的過程中僅提供有限程度的靈活性，特別是對(duì)于，例如基重介于約10gsm～約150gsm的。本發(fā)明涉及上述以及其它改進(jìn)的機(jī)遇。
發(fā)明概述本發(fā)明包括一種單臺(tái)裝置的應(yīng)用，在一種安排中它提供對(duì)柔性纖網(wǎng)的多次沖擊遞增拉伸，提供就拉伸度而言的高度靈活性并允許分階段拉伸，特別適合處理基重為約10gsm～150gsm的輕薄纖網(wǎng)，對(duì)纖網(wǎng)損傷極小。廣義地說，本發(fā)明可用于處理纖網(wǎng)，包括單層片材和/或?qū)訅翰牧希浠貫榧s5～400gsm，尤其約10～約100gsm。例如，尤其是對(duì)于包括非常薄的薄膜層的層壓材料，本發(fā)明提供在長(zhǎng)期連續(xù)操作時(shí)間內(nèi)高速操作和在寬范圍內(nèi)改變拉伸度的能力，而不需要做重大下游設(shè)備改造。尤其當(dāng)用于處理層壓材料，如用作一次性尿布包覆層、包括基重為約10gsm～約50gsm，或者在某些情況下10gsm～30gsm的纖網(wǎng)、含有薄膜和紡粘非織造布成分的那些時(shí)，本發(fā)明方法和設(shè)備允許加工非常薄的薄膜和非織造布層，且薄膜或非織造布撕裂或缺陷的程度很低。在一種實(shí)施方案中，該設(shè)備由一個(gè)大溝槽砧輥組成，它與多個(gè)圍繞該砧輥圓周的衛(wèi)星溝槽配合輥處于運(yùn)動(dòng)嚙合之中。在第二種實(shí)施方案中，采用一個(gè)溝槽支撐皮帶，它與多個(gè)相繼排成一線的溝槽配合輥處于運(yùn)動(dòng)咬合中。在所有情況下，可以改變溝槽的咬合程度以便在各個(gè)階段產(chǎn)生所要求的拉伸度，從而避免在單拉伸段中所必須的纖網(wǎng)應(yīng)力。咬合的數(shù)目也可通過增加或減少接觸點(diǎn)加以改變，溝槽的插入深度也可通過調(diào)節(jié)配合輥與砧輥表面之間的間隙輕易地改變。在一種實(shí)施方案中，纖網(wǎng)可在沖擊之間與砧輥表面分離，從而提供對(duì)纖網(wǎng)的沖擊線的隨機(jī)程度的變化。本發(fā)明適合處理多種多樣的纖網(wǎng)并可采用許多不同的接觸構(gòu)型。
本發(fā)明提供一種成形非織造纖網(wǎng)的方法，包括下列步驟a.提供一種纖網(wǎng)材料；b.提供一種具有在其中形成的溝槽的成形表面；c.提供多個(gè)配合表面，表面上具有凸起區(qū)域或翅片，其分布恰好能配合到所述成形表面的溝槽中；d.在成形表面和配合表面之間形成前后相繼的鉗口，其中配合表面的凸起區(qū)域進(jìn)入成形表面分開位置的成形表面溝槽內(nèi)；e.將所述片材喂入到前后相繼的鉗口中，其間就位在成形表面上；以及f.通過趁所述片材在前后相繼的鉗口內(nèi)讓凸起區(qū)域進(jìn)入成形表面溝槽內(nèi)，沿片材上多部位多次拉伸所述片材。
在一種替代的實(shí)施方案中，所述前后銜接配合表面的凸起區(qū)域以不同程度進(jìn)入相應(yīng)前后相繼鉗口的溝槽內(nèi)，從而在不同鉗口處給所述片材提供不同程度拉伸。
在一種實(shí)施方案中，成形表面是一個(gè)鼓，并且多個(gè)配合表面是相對(duì)于所述鼓位于不同部位的衛(wèi)星輥。替代地，成形表面可以是溝槽皮帶，并在沿帶的不同部位具有前后排列的溝槽或翅片輥。
在每種實(shí)施方案中，各個(gè)溝槽和配合表面的間距和深度可在寬范圍內(nèi)變化以便在處理的纖網(wǎng)中產(chǎn)生要求的性質(zhì)。各個(gè)溝槽和配合表面的形狀也可變化，以便控制，如果恰當(dāng)?shù)脑?，所要求的纖網(wǎng)壓縮。在適合，例如，處理輕薄薄膜/非織造布層壓材料的特定實(shí)施方案中，每英寸的溝槽以及對(duì)應(yīng)翅片數(shù)目可以是約3～約15個(gè)，溝槽的形狀可以是具有圓角的三角形或矩形、配合表面凸起區(qū)域或翅片也可以是三角形或矩形，而插入溝槽內(nèi)的深度將取決于諸如沖擊次數(shù)和所要求的拉伸度，通常對(duì)于上面描述的領(lǐng)域來說，例如，最高約4倍。形狀的選擇主要考慮它應(yīng)維持纖網(wǎng)各邊之間的距離不變，以及要求的話，避免纖網(wǎng)的壓縮。還有，在一個(gè)方面，凸起區(qū)域的插入深度可依次變化，以便增加或減少纖網(wǎng)在不同鉗口接觸點(diǎn)的拉伸。在本發(fā)明另一個(gè)方面，可控制纖網(wǎng)上相繼接觸的位置以造成，每個(gè)接觸出現(xiàn)在沿著以前的拉伸線上或者可變化，例如，通過將纖網(wǎng)與接觸點(diǎn)之間的支撐表面分離從而使接觸發(fā)生在變化的和總體呈前后無規(guī)分布的線上。本發(fā)明還包括處理纖網(wǎng)的設(shè)備和制成的處理纖網(wǎng)。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是本發(fā)明砧輥和衛(wèi)星輥構(gòu)型的多次沖擊遞增縱向拉伸裝置示意圖。
圖2是圖1的砧輥與2個(gè)衛(wèi)星輥之間的2個(gè)鉗口的放大視圖，其中纖網(wǎng)穿過相鄰鉗口時(shí)表現(xiàn)出不同的插入砧輥溝槽中的深度。
圖3是類似于圖2的視圖，表示這樣一種實(shí)施方案的示意圖，其中纖網(wǎng)在相鄰鉗口之間被從砧輥上分離，從而產(chǎn)生無規(guī)的拉伸線。
圖4畫出一種替代實(shí)施方案，它采用支撐皮帶以替代砧輥。
圖5是一種替代安排的視圖，具有圓周走向的溝槽和翅片，用于沿橫向(CD)拉伸纖網(wǎng)。
圖6是咬合鉗口構(gòu)型的局部放大詳圖。
圖7是包括本發(fā)明的整個(gè)層壓材料工藝布置示意圖。
發(fā)明詳述定義本文以及權(quán)利要求中所使用的術(shù)語“包含”是包容的或內(nèi)涵開放的，不排除額外未列出的要素、組成成分或方法步驟。
這里所使用的術(shù)語“非織造布或纖網(wǎng)”是指其結(jié)構(gòu)系由單根纖維或絲交叉鋪置構(gòu)成的纖網(wǎng)，但它們不是像針織物中那樣按照可辨認(rèn)方式排列的。非織造布或纖網(wǎng)一向采用多種方法成形，如熔噴法、紡粘法以及粘合-梳理纖網(wǎng)法。非織造布的基重通常以每平方碼材料的盎司數(shù)(osy)或每平方米的克數(shù)(gsm)表示；有用的纖維直徑通常表示為微米數(shù)。(注要從osy數(shù)值換算為gsm值，可用33.91乘上osy的數(shù)值)。
這里所使用的術(shù)語“微纖維”是指一類小直徑纖網(wǎng)，其平均直徑不大于約75μm，例如，平均直徑為約0.5μm～約50μm，特別是，微纖維的平均直徑為約2μm～約25μm。另一種纖維直徑的表示方法是旦，其定義為每9000米纖維的克數(shù)，可根據(jù)以微米表示的纖維直徑取平方，乘上以g/cc為單位的密度，再乘上0.00707計(jì)算出來。旦數(shù)越低，表明纖維越細(xì)；旦數(shù)越高，表明纖維越粗或越重。例如，已知聚丙烯纖維直徑為15μm，要換算為旦數(shù)，可取平方，乘上0.89g/cc，再乘上0.00707。于是，15μm的聚丙烯纖維的旦數(shù)為約1.42，計(jì)算過程是(152×0.89×0.00707＝1.415)。在美國以外，較常用的度量單位是“特(tex)”，其定義是每千米纖維的克數(shù)。特?cái)?shù)可按旦數(shù)/9來計(jì)算。
這里所使用的術(shù)語“紡粘纖維”是指一類小直徑纖維，其成形方法包括將熔融熱塑性材料從紡絲板的多個(gè)纖細(xì)，通常為圓形的紡絲孔中擠出為絲束，隨后，擠出絲束的直徑，借助例如以下文獻(xiàn)中的方法迅速拉細(xì)授予Appel等人的美國專利4,340,563及授予Dorschner等人的美國專利3,692,618、授予Matsuki等人的美國專利3,802,817、授予Kinney的美國專利3,338,992及3,341,394、授予Hartman的美國專利3,502,763、授予Dobo等人的美國專利3,542,615。當(dāng)沉積到收集表面上時(shí)紡粘纖維通常是不發(fā)粘的并且纖網(wǎng)一般要接受粘合步驟處理，例如，熱點(diǎn)粘合、超聲波粘合、粘合劑粘合等。紡粘纖維通常為連續(xù)狀并具有大于7μm，特別是為約10～20μm的平均直徑(來自至少10個(gè)樣品)。纖維還可具有例如描述非常規(guī)形狀的纖維的美國專利5,277,976，授予Hogle等人；美國專利5,466,410，授予Hills；和5,069,970以及5,057,368，授予Largman等人中所描述的那些形狀。紡粘纖維可以是單組分、共軛和/或雙組分的，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。
這里所使用的術(shù)語“熔噴纖維”是指按如下方法成形的纖維將熔融熱塑性材料從多個(gè)纖細(xì)，通常為圓形的紡絲孔中以熔融絲束形式擠出到逐漸匯聚的高速加熱氣流(例如空氣流)中，氣流將熔融熱塑性材料絲束拉細(xì)，直徑變小，可能小到微纖維的直徑范圍。然后，熔融纖維被高速氣流夾帶著，最后沉積在收集表面上，形成由散亂分布的熔噴纖維組成的纖網(wǎng)。此類方法，例如公開在授予Butin的美國專利3,849,241中。熔噴纖維屬于微纖維，可以是連續(xù)的或不連續(xù)的，通常小于10μm，且當(dāng)沉積到收集表面上時(shí)通常發(fā)粘。
這里所使用的術(shù)語“多層層壓材料”是指一種層壓材料，其中一個(gè)或多個(gè)層可以是紡粘和/或熔噴的，例如，紡粘/熔噴/紡粘(SMS)層壓材料，其它則公開在授予Brock等人的美國專利4,041,203、授予Collier等人的美國專利5,169,706及授予Potts等人的美國專利5,145,727、授予Perkins等人的美國專利5,178,931和授予Timmons等人的美國專利5,188,885。此種層壓材料可通過在移動(dòng)的成形帶上順序地沉積以下的各層制成首先沉積上紡粘纖維層，然后沉積上熔噴纖維層，最后再沉積上一個(gè)紡粘纖維層，隨后按如下所述的方式粘合層壓材料。替代地，各布料層可以單獨(dú)地制造，收集成卷，并在單獨(dú)進(jìn)行的粘合步驟中合為一體。這些布料的基重為約0.1～約12osy(約6～約400gsm)，或更具體地說約0.75～約3osy。許多領(lǐng)域用的多層層壓材料還具有一個(gè)或多個(gè)可采取許多不同構(gòu)型的薄膜層，并且可包括其它材料像泡沫塑料、紙巾、機(jī)織或針織纖網(wǎng)以及諸如此類。
這里所使用的術(shù)語“聚合物”包括但不限于均聚物；共聚物，如嵌段、接枝、無規(guī)及交替共聚物、三元共聚物等；以及上述的共混物及各種改性形式。而且，除非另行具體限定，術(shù)語“聚合物”應(yīng)涵蓋該材料所有可能的分子幾何構(gòu)型。這些構(gòu)型包括但不限于，全同立構(gòu)、間同立構(gòu)及無規(guī)立構(gòu)的對(duì)稱構(gòu)型。
這里所使用的術(shù)語“縱向”或MD是指沿纖網(wǎng)被生產(chǎn)出來的方向的長(zhǎng)度。術(shù)語“橫向”或CD是指布料的幅寬，即，一般垂直于MD的方向。
本文所使用的術(shù)語“單組分”纖維是指僅使用一種聚合物由一臺(tái)或多臺(tái)擠出機(jī)制成的纖維。這意思并不排除由一種聚合物制成，但其中加入了少量添加劑以便達(dá)到著色、抗靜電性能、潤滑、親水等效果的纖維。這些添加劑，如用于著色的二氧化鈦，用量通常小于5wt％，更典型地約2wt％。
本文所使用的術(shù)語“共軛纖維”是指由至少2種聚合物經(jīng)各自的擠出機(jī)擠出，但在一起紡絲形成同一根的纖維。共軛纖維有時(shí)也叫做多組分或雙組分纖維。聚合物通常彼此不同，雖然共軛纖維也可以是單組分纖維。這些聚合物在共軛纖維斷面上排列在各自位置基本固定、彼此界限鮮明的區(qū)內(nèi)，并沿共軛纖維的全長(zhǎng)連續(xù)地延伸。此類共軛纖維的構(gòu)型(斷面排列)可以是，例如皮/芯排列，其中一種聚合物被另一種聚合物包圍著，或者可以是并列排列的，或者是“海-島”排列的。共軛纖維公開在授予Kaneko等人的美國專利5,108,820、授予Krugeger等人的美國專利4,795,668、授予Marcher等人的美國專利5,540,992和授予Strack等人的美國專利5,336,552中。共軛纖維還公開在授予Pike等人的美國專利5,382,400中，并可用來在纖維中產(chǎn)生卷曲，這是利用2(或更多種)聚合物的膨脹和收縮率不同達(dá)到的。卷曲纖維也可領(lǐng)域機(jī)械手段并采用德國專利DT 25 13 251 A1的方法來生產(chǎn)。就雙組分纖維而言，聚合物存在的比例可以是75/25、50/50、25/75或任何其他希望的比例。纖維還可具有例如描述非常規(guī)形狀的纖維的美國專利5,277,976，授予Hogle等人；美國專利5,466,410，授予Hills；和5,069,970以及5,057,368，授予Largman等人中所描述的那些形狀。
本文所使用的術(shù)語“雙成分纖維”是指由至少2種聚合物從同一擠出機(jī)以共混物形式擠出形成的纖維。術(shù)語“共混物”的定義可見諸于下文。雙成分纖維所包含的各種聚合物成分不是沿纖維的整個(gè)橫斷面面積排列在位置相對(duì)固定、彼此界限鮮明的區(qū)內(nèi)，而且，各種聚合物通常也不是沿著纖維的整個(gè)長(zhǎng)度呈連續(xù)狀，而是，往往形成隨機(jī)開始并隨機(jī)結(jié)束的微絲(原纖)或原生原纖。雙成分纖維有時(shí)也被稱之為多成分纖維。這一大類纖維在例如授予Gessner的美國專利5,108,827和5,294,482中有所討論。雙組分及雙成分纖維還在教科書《聚合物共混物及復(fù)合物》，John A.Manson及Leslie H.Sperling主編，版權(quán)1976歸Plenum Press所有，Plenum出版公司(紐約)的一個(gè)分部，IBSN 0-306-30831-2，PP.273～277。
本文所使用的術(shù)語“共混物”，當(dāng)指聚合物時(shí)，是指2種或更多種聚合物的混合物，而術(shù)語“合金”是指共混物的一個(gè)子類，其中各成分不溶混但經(jīng)過了相容化處理。“可溶混性”及“不可溶混性”被分別定義為具有負(fù)值和正值的混合自由能。再有，“相容化”的定義是改變不可溶混聚合物共混物的界面性能以便制成一種合金的過程。
“粘合梳理纖網(wǎng)”是指一種由短纖維制成的纖網(wǎng)，在制造中，將短纖維送過精梳機(jī)或梳理機(jī)裝置，該裝置將短纖維分開并沿著縱向排齊，從而形成大致沿縱向取向的纖維組成的非織造纖網(wǎng)。此種纖維可成包地購進(jìn)，并放在清棉機(jī)上將纖維分開，然后再送入梳理裝置。纖網(wǎng)一旦形成，隨后用幾種已知粘合方法當(dāng)中的一種或多種將其粘合。此類粘合方法之一是粉末粘合，其中粉末狀粘合劑被分布到纖網(wǎng)的整個(gè)體積中，然后進(jìn)行活化，一般利用熱空氣對(duì)纖網(wǎng)和粘合劑加熱的辦法實(shí)現(xiàn)。另一種適宜的粘合方法是花紋粘合，其中用加熱的壓花機(jī)輥或超聲粘合設(shè)備將纖維粘合在一起，粘合一般僅限于局域粘合花紋內(nèi)，雖然希望的話，纖網(wǎng)也可沿其整個(gè)表面進(jìn)行粘合。另一種合適并熟知的粘合方法，特別是當(dāng)采用雙組分短纖維時(shí)，就是穿透空氣粘合。
本文所使用的術(shù)語“超聲粘合”是指，例如按照授予Bornslaeger的美國專利4,374,888所舉出的方法，讓非織造布從超聲波焊頭與砧輥之間通過來完成的方法。
本文所使用的術(shù)語“熱點(diǎn)粘合”涉及讓待粘合纖維的非織造布或纖網(wǎng)從一對(duì)或多對(duì)諸如加熱壓花機(jī)輥之類加熱輥與砧輥之間通過，以實(shí)現(xiàn)粘合。壓花機(jī)輥一般，盡管不總是，帶有某種形式的圖案，以便使非織造布不是沿其整個(gè)表面都發(fā)生粘合，而砧輥則通常是光面的。結(jié)果，開發(fā)出各種各樣的壓花機(jī)輥以便既達(dá)到功能的也達(dá)到美觀的目的。一種花紋的例子具有許多點(diǎn)并且是Hansen and Pennings或“H&P”圖案，粘合面積為30％，每平方英寸有約200個(gè)粘合點(diǎn)，正如授予Hansen和Pennings的美國專利3,855,046中所描述的。H&P花紋具有方塊形的點(diǎn)或針狀粘合區(qū)，其中每個(gè)針的側(cè)邊尺寸為0.038英寸(0.965mm)，針與針之間的間距是0.070英寸(1.778mm)，粘合深度0.023英寸(0.584mm)。形成的花紋具有約29.5％的粘合面積。另一種典型的點(diǎn)粘合花紋是擴(kuò)展型Hansen and Pennings，或“EHP”粘合圖案，它能產(chǎn)生15％的粘合面積，其方塊形針側(cè)邊尺寸為0.037英寸(0.94mm)，針間距0.097英寸(2.464mm)，深度是0.039英寸(0.991mm)。另一種叫做“714”的典型點(diǎn)粘合花紋具有方塊針粘合區(qū)，其中每個(gè)針的側(cè)邊尺寸是0.023英寸，針與針的間距為0.062英寸(1.575mm)，粘合深度是0.033英寸(0.838mm)。產(chǎn)生的花紋具有約15％的粘合面積。又一種常用花紋是C-Star花紋，其粘合面積為約16.9％。C-Star花紋帶有橫向條紋或“燈芯絨”花紋，間或被閃發(fā)的星形隔斷。其他常見的花紋包括菱形花紋，由重復(fù)和略微偏置的菱形組成，粘合面積為約16％，以及波浪線花紋，如該名稱所暗示的，看上去類似窗紗，粘合面積為約19％。一般地，粘合面積百分率從布料層壓纖網(wǎng)面積的大約10％變化到約30％。正如技術(shù)上熟知的，點(diǎn)粘合將層壓材料各層維系在一起，同時(shí)也通過將每一層內(nèi)的長(zhǎng)絲和/或纖維粘合在一起而賦予每一單個(gè)層整體性。
這里所使用的術(shù)語“粘合”及其衍生詞并不排除作為粘合結(jié)構(gòu)一部分的粘合要素之間的插入層，除非上下文要求不同的含義。
這里所使用的術(shù)語“個(gè)人護(hù)理制品”一般指用于吸收和/或處置體液的吸收制品，包括但不限于，尿布、訓(xùn)練褲、泳裝、吸收性內(nèi)褲、成人失禁用品和女性衛(wèi)生制品。它也包括獸醫(yī)、醫(yī)療和喪葬用吸收制品。
這里所使用的術(shù)語“防護(hù)蓋布”是指車輛，如汽車、卡車、船只、飛機(jī)摩托車、自行車、高爾夫小車等的蓋布，設(shè)備，通常被放在露天的，蓋布，例如，燒烤爐、庭園和園藝設(shè)備(割草機(jī)、旋轉(zhuǎn)碎土機(jī)等)以及草坪家具的蓋布，乃至地板覆蓋物、桌布和野餐區(qū)域覆蓋物。它也包括醫(yī)療用覆蓋物，例如，手術(shù)被單和罩衫等。
發(fā)明詳述現(xiàn)在來看圖1，其中畫出本發(fā)明一種實(shí)施方案的示意圖，它采用一個(gè)砧輥和4個(gè)衛(wèi)星輥，其中為清楚起見，溝槽被大大地放大了。如圖所示，砧輥10包括圍繞其圓周的一系列溝槽12，它們可從輥的一端延伸到另一端或者它們可僅延伸在一部分輥長(zhǎng)上，取決于預(yù)定的用途。處于與砧輥10的溝槽表面呈工作咬合的是一系列衛(wèi)星輥14、16、18和20，各具有圍繞圓周的溝槽22、24、26和28，它們的壁或翅片的形狀和位置恰好可嚙合或配合到砧輥10的溝槽12內(nèi)。這些溝槽也沿著任何一個(gè)或全部衛(wèi)星輥的全長(zhǎng)連續(xù)延伸或者沿任何一個(gè)或全部衛(wèi)星輥的長(zhǎng)度部分地延伸。還有，要求的話，為沿纖網(wǎng)幅寬提供可變松緊性能，翅片或溝槽壁的高度可從一個(gè)或全部衛(wèi)星輥的一端變化到另一端?？刹捎玫男l(wèi)星輥數(shù)目并不嚴(yán)格要求，但衛(wèi)星輥優(yōu)選應(yīng)適應(yīng)移動(dòng)進(jìn)入和脫開咬合，以便使數(shù)目和咬合程度輕易地根據(jù)要求變化。衛(wèi)星輥旋轉(zhuǎn)的方向與砧輥的相反，且期望地以與要求的有效咬合相匹配的速度由一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)(未畫出)驅(qū)動(dòng)。
現(xiàn)在看圖2，圖中表示出圖1設(shè)備的放大視圖，表明衛(wèi)星輥嚙合翅片伸入到砧輥溝槽中的程度從一個(gè)衛(wèi)星輥到另一個(gè)變化的能力。如圖所示，翅片砧輥溝槽12通過與衛(wèi)星輥14和16的22和24嚙合而咬合，從而在操作中隨著纖網(wǎng)穿過鉗口202和204而對(duì)纖網(wǎng)100施加拉伸力。在此種情況下，衛(wèi)星輥14的翅片22伸入到砧輥12的配合溝槽內(nèi)的程度比衛(wèi)星輥16的翅片24伸入得少。這樣一來，沿縱向施加在纖網(wǎng)100上的力便可逐漸增加，從而減少纖網(wǎng)撕破或損傷的傾向，同時(shí)仍拉伸到很高的程度。顯然，以此種方式改變配合的咬合深度可在任何一個(gè)或全部衛(wèi)星輥上實(shí)現(xiàn)，并且根據(jù)要求可以任何增加或減少咬合程度的順序?qū)嵤?br> 轉(zhuǎn)向圖3，其中表示一種替代布置的示意圖。圖1和2的安排趨于沿橫跨纖網(wǎng)幅寬排列的許多固定線對(duì)纖網(wǎng)施加多次沖擊，因?yàn)槔w網(wǎng)在砧輥上的位置基本上維持不變。雖然這對(duì)于許多用途來說是期望的，但在某些情況下期望的是，前后相繼的沖擊線不斷改變位置或者總地呈隨機(jī)分布。圖3表示一種達(dá)到此種效果的實(shí)施方案。在此種情況下，纖網(wǎng)100由于穿過位于衛(wèi)星輥14和16之間的惰輥300而與砧輥10分離。結(jié)果，當(dāng)纖網(wǎng)100返回到鉗口204時(shí)，它在砧輥10上的位置發(fā)生改變，在鉗口204處施加的第二沖擊線將從在鉗口200處施加的原沖擊線發(fā)生位移。這樣一來，雖然纖網(wǎng)總體上可拉伸到同一程度，但纖網(wǎng)100具有更多的表面面積受到拉伸并且拉伸力在纖網(wǎng)中分布得更寬。顯而易見，惰輥或其它分離纖網(wǎng)的裝置可出現(xiàn)在圍繞砧輥10的各種不同的要求部位。
圖4畫出一種獲得此種按照本發(fā)明的多沖擊線的不同裝置。在此種情況下，溝槽皮帶替代了砧輥，多個(gè)沖擊輥排成一列對(duì)皮帶溝槽施加工作沖擊。如圖所示，無端皮帶400沿圍繞一個(gè)或多個(gè)輥402的環(huán)運(yùn)動(dòng)，這些輥中任何一個(gè)或全部由已知手段(未畫出)驅(qū)動(dòng)。溝槽輥404的嚙合翅片406不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，與皮帶400的溝槽408嚙合而提供施加在纖網(wǎng)710上的拉伸力，同時(shí)纖網(wǎng)從惰輥416一側(cè)通過并穿過鉗口412和414。拉伸后的纖網(wǎng)410隨后可越過惰輥418以便卷繞和/或進(jìn)一步加工。正如圖1的實(shí)施方案一樣，可改變嚙合輥數(shù)目和咬合深度以達(dá)到要求的效果。仍如同將看到的，纖網(wǎng)可與皮帶分離，以達(dá)到如同在圖3的實(shí)施方案中所討論的隨機(jī)沖擊線。
圖5畫出一種本發(fā)明的實(shí)施方案，其中砧輥和衛(wèi)星輥中的溝槽同心地圍繞著各輥，因此纖網(wǎng)受到沿幅寬或橫向的拉伸。如圖所示，砧輥500包括溝槽502并處于分別與衛(wèi)星輥504、506，以及還有508和510之間工作咬合的狀態(tài)。如同前面的實(shí)施方案一樣，將清楚地看出，壓花輥數(shù)目和各個(gè)輥的咬合深度可以變化，并且各輥還可部分或完全地帶有溝槽，以便按要求從一端到另一端在不同程度上提供沿輥長(zhǎng)分區(qū)的或者完全的拉伸。
圖6是例如圖5實(shí)施方案的咬合鉗口的局部放大斷面視圖，顯示纖網(wǎng)經(jīng)過的路線。雖然為了將鉗口表示得更清楚，纖網(wǎng)620的路徑僅表示出其跨過鉗口時(shí)的一部分，但顯然，纖網(wǎng)將可以并且在正常情況下將沿整個(gè)鉗口寬度延伸，正如，例如，圖2和3所示。如圖所示，砧輥500的溝槽502嚙合并容納衛(wèi)星輥504的溝槽508之間的翅片610。在此種情況下的嚙合將在各個(gè)溝槽壁610、612之間維持間隙W，該間隙比纖網(wǎng)620的厚度寬，結(jié)果，纖網(wǎng)在不受壓縮的情況下接受拉伸。如圖所示，H表示壁高，而E代表咬合深度。每英寸的溝槽數(shù)目，N，通過數(shù)出沿輥筒每英寸從峰頂?shù)椒屙數(shù)谋跀?shù)，有時(shí)亦稱作“節(jié)距”來測(cè)定。
圖7是包括本發(fā)明拉伸加工和設(shè)備的整個(gè)薄膜/非織造布層壓工藝的示意圖。如圖所示，紡粘非織造布710的成形過程包括從聚合物料斗714向擠出機(jī)喂料，并從長(zhǎng)絲成形機(jī)718紡出連續(xù)長(zhǎng)絲716到纖網(wǎng)成形機(jī)720上。獲得的纖網(wǎng)710在由花紋輥724和砧輥726構(gòu)成的壓花機(jī)輥隙722被粘合，其中一個(gè)或兩個(gè)輥可加熱到熱粘合溫度。粘合后，纖網(wǎng)710按照本發(fā)明利用具有溝槽砧輥742和衛(wèi)星輥744的衛(wèi)星溝槽輥拉伸裝置711進(jìn)行拉伸，并在粘合劑站734處在纖網(wǎng)上施加粘合劑。薄膜728通過從聚合物料斗732向擠出機(jī)730喂料并流延到驟冷輥733上而成形。薄膜728隨后由縱向取向機(jī)(MDO)731拉伸，然后薄膜與紡粘非織造布在維持要求粘合劑粘合溫度的輥738、740之間的輥隙736處合并。隨后，層壓材料被導(dǎo)入縱切機(jī)760，如果要求分切的話，然后到溫度控制段770，按要求接受驟冷、回縮和/或退火。最后，層壓材料被導(dǎo)入到卷繞機(jī)746或者，任選地，送至進(jìn)一步加工。為拉伸層壓材料，衛(wèi)星溝槽輥系統(tǒng)可移至成分層粘合以后的位置，要求的話。而且，一個(gè)或多個(gè)成分層可如同層壓材料那樣單獨(dú)拉伸并作為層壓材料按照本發(fā)明拉伸。
節(jié)距和溝槽數(shù)目可在寬范圍內(nèi)變化來達(dá)到所要求的效果。例如，在薄膜和非織造布的輕薄層壓材料經(jīng)拉伸制造個(gè)人護(hù)理制品，如背襯成分的情況下，使用的溝槽數(shù)目可介于約3～約15個(gè)每英寸，盡管更多或更少也可以想象，例如，少至1個(gè)每10英寸。對(duì)于此種用途重要的是，應(yīng)避免材料的壓縮，嚙合溝槽的形狀應(yīng)根據(jù)上述目的來選擇。另外，溝槽嚙合時(shí)的咬合深度也可按照上面討論的那樣變化，以達(dá)到所要求的拉伸度。本發(fā)明的特征是，可分步咬合在局部區(qū)域達(dá)到高拉伸度，從而避免一次、猛烈的沖擊可能導(dǎo)致嬌嫩材料的損傷。
諸輥可由滿足預(yù)定使用條件的鋼或其它材料制造，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的。還有，所有輥筒不一定要使用一樣的材料，例如，砧輥可由硬橡膠或其它富于回彈的材料制造以便在較柔和的條件下沖擊柔性纖網(wǎng)。在皮帶砧輥實(shí)施方案中，皮帶也可由各種材料制成，例如，模塑天然或合成化合物，由高拉伸強(qiáng)度纖維或長(zhǎng)絲像玻璃纖維，來增強(qiáng)。其掛面可浸漬尼龍或包以耐用機(jī)織織物以增加耐磨和延長(zhǎng)皮帶壽命。一個(gè)或多個(gè)輥或砧輥表面的溫度可通過加熱或冷卻來控制，也可改變拉伸條件。在層壓材料成形的情況下，一個(gè)或多個(gè)成分層可引入到前后相繼的沖擊輥之間以產(chǎn)生施加在一個(gè)或多個(gè)成分層上的不同程度的拉伸。
在很大程度上，被處理的材料將決定所要求的設(shè)備構(gòu)型。例如，厚重材料的處理可能要求比輕薄材料的那些參數(shù)大的溝槽間距和高度。彈性材料可能也意味著可增加尺寸而不會(huì)損傷纖網(wǎng)；然而，在層壓材料的情況下，彈性較小的成分將也是一個(gè)考慮因素。
本領(lǐng)域技術(shù)人員也清楚，雙軸拉伸可由順序采用縱向拉伸裝置和橫向拉伸裝置或者，希望的話，反過來，來實(shí)現(xiàn)。
實(shí)例下面將通過實(shí)施例來說明本發(fā)明，然而，它們僅僅是例子，不擬限制本發(fā)明，本發(fā)明由所附權(quán)利要求及其等同物規(guī)定。修改和替代方案在本領(lǐng)域技術(shù)人員看來是顯然的，都應(yīng)包括在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
諸實(shí)例由設(shè)備在下列條件下實(shí)施，除非在實(shí)例中另行指出。
條件制造了鋼制、尺寸為66cm(26英寸)長(zhǎng)的嚙合輥。4個(gè)直徑27cm(10.6英寸)的衛(wèi)星溝槽輥安裝在直徑45cm(17.85英寸)的中心溝槽輥周圍。凹槽和對(duì)應(yīng)的壁或翅片大致如圖5所示沿徑向成形在圍繞輥筒圓柱形表面的一周。溝槽之間的間距為約0.31cm(0.1250英寸)，深度為約0.51cm(0.20英寸)。凹槽半徑為約0.10cm(0.040英寸)，凹槽之間的峰頂或翅片半徑為約0.04cm(0.015英寸)。所有輥都是雙層殼構(gòu)造的，以便讓加熱流體如乙二醇和水的混合物壓過輥筒并提供加熱表面。諸輥筒沿軸線對(duì)準(zhǔn)(也就是所有輥筒的縱軸平行對(duì)齊)地安裝，從而使衛(wèi)星輥翅片的峰頂對(duì)齊砧輥凹槽。諸輥筒被安裝在軸承上并固定在機(jī)架內(nèi)，衛(wèi)星輥大致按照?qǐng)D7所示位置安裝在機(jī)架內(nèi)。下表1中的鉗口1由輥743和砧輥742構(gòu)成；鉗口2由輥744和砧輥742；鉗口3由輥747和砧輥742；以及鉗口4由輥745和砧輥742構(gòu)成。衛(wèi)星輥和軸承安裝在沿離開中心輥、橫向移開的滑板上。每個(gè)衛(wèi)星輥滑板由2個(gè)機(jī)械制動(dòng)器和一個(gè)空氣馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，從而讓衛(wèi)星輥從中心輥移開約6英寸以便穿入纖網(wǎng)(生頭)并使它們能精確地調(diào)節(jié)到中心輥中以控制溝槽咬合深度。
實(shí)例1在實(shí)例1中，制造了一種薄膜/非織造布層壓材料。薄膜層包含分散在載體樹脂中的碳酸鈣，以及彈性體稀釋樹脂。采用一種碳酸鈣，例如，由OMYA公司(North America of Proctor，Vermont)以商品名OMYACARB2 SST供應(yīng)，其平均粒度為2μm，(粒度)截頂線8～10μm，以及約1％硬脂酸涂層。碳酸鈣(75％)和載體樹脂(25％)，Dowlex2517 LLDPE(線型低密度聚乙烯)(ASTM 1238，條件E熔體指數(shù)25，密度0.917g/cc)的配混料，隨后在單螺桿傳統(tǒng)擠塑機(jī)中與33％Septon 2004SEPS三嵌段熱塑性彈性體稀釋樹脂進(jìn)行混煉，從而提供一種50.25wt％的最終碳酸鈣濃度。Dowlex聚合物由道化學(xué)(美國)公司(Midland，密歇根)供應(yīng)。Septon聚合物由Septon公司(美國)(Pasadena，Texas)供應(yīng)。
此種制劑通過以63 gsm的未拉伸基重被流延到設(shè)定在38℃(100°F)的驟冷輥上而成形為薄膜。薄膜利用縱向取向機(jī)(MDO)拉伸其原長(zhǎng)的3.6倍，隨后回縮35％至33.9gsm的拉伸基重。這里在提到將薄膜拉伸3.6倍時(shí)指的是，薄膜具有，例如，1米的初始長(zhǎng)度，如果拉伸3.6倍，將具有3.6m的最終長(zhǎng)度。薄膜被加熱到52℃(125°F)的溫度并以141.4m/min(464英尺/分鐘)的線速度送過MDO以拉伸該薄膜。隨后，薄膜在71℃(160°F)以103.6m/min(340英尺/分鐘)的線速度跨越多個(gè)輥筒接受退火。
該纖維非織造纖網(wǎng)是一種0.45osy紡粘纖網(wǎng)，由Exxon 3155聚丙烯制成(ExxonMobil公司生產(chǎn))，其制備方法大致如授予Haynes等人的美國發(fā)表的專利申請(qǐng)US 2002-0117770，在此全文收作參考，中所述，并采用金屬絲波紋圖案，顧名思義像窗紗似的花紋，進(jìn)行粘合，粘合面積為約15％～約20％，每平方英寸有約302個(gè)粘合點(diǎn)。
該纖維非織造纖網(wǎng)被引入到所有4個(gè)布置成大致如圖1所示的由衛(wèi)星構(gòu)型的嚙合溝槽鋼輥構(gòu)成的鉗口中，只是該衛(wèi)星和砧輥的溝槽按照如圖5所示方式呈同心排列。每個(gè)輥的長(zhǎng)度約66cm(26英寸)，衛(wèi)星溝槽輥的直徑約27cm(10.6英寸)，而主中心溝槽輥的直徑為約45cm(17.85英寸)。成形的每個(gè)溝槽的深度為0.51cm(0.200英寸)，峰頂?shù)椒屙數(shù)木嚯x0.31cm(0.125英寸)從而造成3.4倍的最大牽伸比。在該實(shí)例中，紡粘纖網(wǎng)以103.6m/min(340英尺/分鐘)的速度沿橫向(CD)拉伸至2.24倍最大牽伸比或124％。將纖維非織造纖網(wǎng)加熱至110℃(230°F)的溫度，同時(shí)它隨后被送過4個(gè)介于溝槽輥之間的溫度控制的鉗口，鉗口設(shè)定的嚙合咬合深度分別為#1鉗口1.27mm(0.050英寸)；#2鉗口1.905mm(0.075英寸)；#3鉗口2.54mm(0.100英寸)和#4鉗口3.175mm(0.125英寸)。紡粘纖網(wǎng)在衛(wèi)星溝槽輥裝置和層壓裝置之間沿縱向拉伸8％，導(dǎo)致其CD寬度維持在53.34cm(21英寸)的其原來幅寬。
這2層的層壓是采用熔體噴灑粘合劑口型按照粘合劑層壓方法實(shí)現(xiàn)的。以Rextac 2730 APAO為主要成分的粘合劑，由Huntsman聚合物公司(Odessa，Texas)生產(chǎn)，被熔融至177℃(350°F)的溫度并按照1.5gsm施涂量施涂到紡粘片材上。隨后，拉伸的紡粘纖網(wǎng)和薄膜片材一起穿過惰輥而合并在一起，惰輥提供足以保證充分接觸的壓力并由溝槽輥裝置提供約110.6m/min(363英尺/分鐘)的速度和8％牽伸比。
隨后，該層壓材料在層壓裝置與退火裝置的第一輥之間沿縱向極小地回縮2％，結(jié)果維持了其53.34cm(21英寸)的幅寬。隨后，層壓材料利用4個(gè)溫控輥進(jìn)行退火。這里，以紡粘側(cè)接觸輥筒的層壓材料在2個(gè)輥筒上被加熱到82℃(180°F)，隨后在下2個(gè)輥筒上冷卻至16℃(60°F)，從而使最終CD松緊材料的性能固定下來。最后，該材料以極小的回縮送到卷繞機(jī)，達(dá)到48gsm的最終基重。
對(duì)比例1在對(duì)比例1中，制造了一種薄膜/非織造布層壓材料。薄膜層和纖維非織造纖網(wǎng)與實(shí)例1中使用的相同，只是紡粘纖網(wǎng)僅利用1個(gè)鉗口而不是4個(gè)鉗口拉伸。紡粘纖網(wǎng)以3.175mm(0.125英寸)的咬合深度設(shè)定值穿過鉗口#1。
2層的層壓按照與實(shí)例1相同的方式和在相同的條件下實(shí)施。
層壓材料的加工也是按照與實(shí)例1相同的方式和在相同的條件下實(shí)施。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在拉伸步驟期間造成紡粘纖網(wǎng)的分裂，粘合點(diǎn)破裂，導(dǎo)致纖網(wǎng)嚴(yán)重受損。
對(duì)比例2在對(duì)比例2中，制造了一種薄膜/非織造布層壓材料。薄膜層和纖維非織造纖網(wǎng)與實(shí)例1中使用的相同，只是紡粘纖網(wǎng)僅利用1個(gè)鉗口而不是4個(gè)鉗口拉伸。這次，紡粘纖網(wǎng)以3.175mm(0.125英寸)的咬合深度設(shè)定值穿過鉗口#4，從而造成在溝槽拉伸前紡粘纖網(wǎng)與砧輥接觸而被加熱。
2層的層壓按照與實(shí)例1相同的方式和在相同的條件下實(shí)施。
層壓材料的加工也是按照與實(shí)例1相同的方式和在相同的條件下實(shí)施。
在對(duì)比例2中，紡粘纖網(wǎng)在溝槽輥裝置的鉗口#4處破壞。這是由于在衛(wèi)星溝槽輥裝置與層壓裝置之間8％縱向拉伸造成的較高纖網(wǎng)張力所致。
如下表所示，采用衛(wèi)星溝槽輥設(shè)計(jì)，紡粘纖網(wǎng)按照本發(fā)明進(jìn)行拉伸，產(chǎn)生的應(yīng)變速率比單個(gè)拉伸步驟材料低。
循環(huán)試驗(yàn)材料采用循環(huán)試驗(yàn)程序進(jìn)行試驗(yàn)以確定載荷損失和永久變形百分?jǐn)?shù)。具體地說，采用2循環(huán)試驗(yàn)至70％的規(guī)定伸長(zhǎng)。在本試驗(yàn)中，樣品尺寸，沿MD為3英寸，乘上沿CD，6英寸。夾具尺寸是3英寸寬。夾具距離是4英寸。樣品加載后，使樣品的橫向處于豎直方向。加上大約10～15g預(yù)載荷。該試驗(yàn)以20英寸/分鐘(500mm/min)將樣品拉伸至70％伸長(zhǎng)(2.8英寸加上4英寸間距)，然后立即(不停)令其返回零點(diǎn)(4英寸的隔距)。試驗(yàn)重復(fù)該循環(huán)直至5次，并取50％的值。試驗(yàn)的結(jié)果全部取自第一和第二循環(huán)。試驗(yàn)是在Sintech公司的恒速拉伸試驗(yàn)機(jī)2/S上進(jìn)行的，帶有Renew MTS mongoose box(控制器)，采用TESTWORKS4.07b軟件(Sintech公司，Cary，NC)。試驗(yàn)在環(huán)境條件下進(jìn)行。這里所使用的術(shù)語“永久變形百分?jǐn)?shù)”是材料在經(jīng)過循環(huán)以后從其原來長(zhǎng)度被拉長(zhǎng)的程度的度量(循環(huán)試驗(yàn)后立即測(cè)定的變形)。永久變形百分?jǐn)?shù)是循環(huán)回縮曲線與伸長(zhǎng)軸線的交點(diǎn)和應(yīng)變?yōu)?的位置(在循環(huán)試驗(yàn)終點(diǎn))。
“載荷損失”值這樣測(cè)定首先將樣品沿特定方向(例如，CD)拉伸至給定百分?jǐn)?shù)(例如，70，或100％，如表中指出)規(guī)定伸長(zhǎng)，然后讓樣品回縮至反抗力為零的程度。該循環(huán)重復(fù)第二次，并算出在給定伸長(zhǎng)，例如，在50％伸長(zhǎng)的載荷損失。讀出在50％伸長(zhǎng)水平的數(shù)值，并將其用于計(jì)算。為本申請(qǐng)的目的，載荷損失按下式計(jì)算100X循環(huán)1伸長(zhǎng)張力(在50％伸長(zhǎng))-循環(huán)2回縮張力(在50％伸長(zhǎng))，將它們整個(gè)除以循環(huán)1伸長(zhǎng)張力(在50％伸長(zhǎng))就本申請(qǐng)所反映的試驗(yàn)結(jié)果而言，規(guī)定伸長(zhǎng)是70％，除非另行指出。上行值是在拉伸期間采集的，而下行值是在回縮期間取的。下面描述確定載荷損失的實(shí)際試驗(yàn)方法。
上面描述的實(shí)例和對(duì)比例的樣品接受2-循環(huán)滯后試驗(yàn)，收集應(yīng)變和強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并從溝槽輥裝置收集加工電流數(shù)據(jù)。結(jié)果載于下表表工藝數(shù)據(jù)

材料性能

****由于加工期間嚴(yán)重?fù)p傷而無法試驗(yàn)。
上表表明，本發(fā)明提供，與傳統(tǒng)溝槽拉伸相比，獲得期望拉伸性能但不造成破壞性瑕疵的能力。
雖然已結(jié)合本發(fā)明具體實(shí)施方案詳細(xì)描述了本發(fā)明，但要知道，可在其基礎(chǔ)上做出許多修改、增加和刪除卻仍不偏離下面權(quán)利要求中規(guī)定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.遞增拉伸片材的方法，包括下列步驟a.提供一種柔性片材；b.提供一種具有在其中形成的溝槽的成形表面；c.提供多個(gè)配合表面，表面上具有翅片，其分布恰好配合到所述成形表面的溝槽中；d.在成形表面和配合表面之間形成前后相繼的鉗口，其中配合表面的翅片進(jìn)入成形表面分開位置上的成形表面溝槽內(nèi)；e.將所述片材喂入到前后相繼的鉗口中，同時(shí)維持所述片材相對(duì)于所述成形表面的位置；以及f.通過趁所述片材在前后相繼的鉗口內(nèi)時(shí)讓翅片進(jìn)入成形表面溝槽內(nèi)，沿片材上多條線多次拉伸所述片材。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述前后相繼配合表面的翅片在不同程度上進(jìn)入各個(gè)前后相繼的鉗口的溝槽內(nèi)，從而給不同鉗口處的所述片材提供不同拉伸度。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述成形表面是鼓，而所述多個(gè)配合表面是衛(wèi)星輥，位于相對(duì)于所述鼓的不同部位。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述成形表面是皮帶，而所述翅片包含位于相對(duì)于所述皮帶的不同部位的輥。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述片材包含非織造纖網(wǎng)。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述片材包含薄膜。
7.權(quán)利要求5的方法，其中所述片材包含層壓材料，該層壓材料包含薄膜和非織造纖網(wǎng)。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述片材沿縱向被拉伸。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述片材沿橫向被拉伸。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述拉伸沿著每英寸約3～每英寸約15的頻率的線進(jìn)行。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述片材的基重為約10gsm～約150gsm。
12.權(quán)利要求1的方法，它還包括，在至少一對(duì)所述鉗口之間至少一次地，將所述片材與所述支撐表面分離并將它返回到所述支撐表面上的步驟。
13.一種借助多次沖擊遞增拉伸纖網(wǎng)的設(shè)備，包括a.提供柔性纖網(wǎng)的裝置；b.具有在其中形成的溝槽的成形表面；c.將所述柔性片材沉積在所述成形表面的裝置；d.多個(gè)鉗口形成裝置，該裝置具有適于運(yùn)動(dòng)地配合到所述成形表面溝槽內(nèi)的翅片，從而造成多個(gè)鉗口；e.將所述成形表面上的所述片材喂入到所述多個(gè)鉗口中的裝置；f.使所述鉗口形成裝置與所述成形表面上的所述片材咬合從而導(dǎo)致所述翅片進(jìn)入成形表面溝槽內(nèi)并拉伸所述片材的裝置。
14.權(quán)利要求13的設(shè)備，其中所述支撐表面包含砧輥，而所述鉗口形成裝置包含多個(gè)衛(wèi)星輥。
15.權(quán)利要求13的設(shè)備，還包括調(diào)節(jié)所述鉗口形成裝置的翅片進(jìn)入所述溝槽的距離的裝置。
16.權(quán)利要求13的設(shè)備，其中所述支撐表面包含皮帶。
17.權(quán)利要求13的設(shè)備，其中所述成形表面溝槽和所述鉗口形成裝置翅片相配，以便沿縱向拉伸所述纖網(wǎng)。
18.權(quán)利要求13的設(shè)備，其中所述成形表面溝槽和所述鉗口形成裝置翅片相配，以便沿橫向拉伸所述纖網(wǎng)。
19.權(quán)利要求13的設(shè)備，其中至少一個(gè)所述鉗口成形裝置的翅片適于沿所述片材橫向從所述鉗口形成裝置一端到另一端不同程度地進(jìn)入所述成形表面溝槽內(nèi)。
20.權(quán)利要求13的設(shè)備，其中所述翅片的間距為每英寸約3～每英寸約15。
21.權(quán)利要求13的設(shè)備，還包括在所述多個(gè)鉗口的至少一對(duì)之間將所述片材與所述成形表面分離并將它返回到所述成形表面上的裝置。
22.按照權(quán)利要求1的方法拉伸的片材。
全文摘要
由嚙合溝槽(22、24、26、28)形成的一系列鉗口(200、202、204、412、414)，通過在多個(gè)溝槽鉗口中分階段拉伸提供較高程度拉伸，特別是對(duì)于輕薄纖網(wǎng)(100)。其調(diào)節(jié)每一個(gè)鉗口的拉伸度的能力可以提供，與單步驟施加同樣拉伸相比，高度和可變的拉伸以及減少的纖網(wǎng)損傷。獲得個(gè)人護(hù)理制品輕薄成分如尿布背襯成分制造的改進(jìn)。
文檔編號(hào)B29C55/18GK1675050SQ03819481
公開日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2003年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月30日
發(fā)明者R·J·格恩德特, J·E·馬爾多納多, A·L·麥科爾馬克, M·T·莫爾曼 申請(qǐng)人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司