專利名稱：用于防止區(qū)段層狀產(chǎn)品上出現(xiàn)針孔的方法和裝置的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于防止非紡織網(wǎng)膜和聚合薄膜的層狀產(chǎn)品中形成針孔的方法和裝置。具體地講，這些層狀產(chǎn)品具有由非紡織網(wǎng)膜和薄膜構(gòu)成的相隔層壓帶，層壓帶之間帶有未層壓薄膜區(qū)域(在這里層狀產(chǎn)品稱作“區(qū)段層狀產(chǎn)品”)。
發(fā)明的
背景技術(shù)：
用于制造微孔薄膜的技術(shù)已經(jīng)為人所知一段時(shí)間了。例如Liu的美國專利3,832,267中講授了一種方法，即在拉伸或取向之前熔化壓印含有分散非晶相態(tài)聚合物的聚烯烴薄膜，以提高薄膜的氣體和濕蒸汽傳輸性。根據(jù)Liu的專利′267，具有分散非晶相態(tài)聚丙烯的聚丙烯薄膜在雙軸拉長(拉伸)之前被壓印，以產(chǎn)生具有更高滲透性的取向無孔薄膜。分散非晶相態(tài)用于提供微孔隙，以增強(qiáng)在其他狀態(tài)下為無孔薄膜的薄膜滲透性，從而提高濕蒸汽傳輸性能(MVT)。壓印薄膜優(yōu)選順序壓印和拉伸。
許多其他專利和出版物中公開了在制作微孔熱塑性薄膜制品中出現(xiàn)的現(xiàn)象。例如，歐洲專利141,592中公開了使用聚烯烴，特別是含有分散相態(tài)聚苯乙烯的ethylene vinyl acetate(EVA)，該材料在拉伸時(shí)將產(chǎn)生孔隙薄膜，以提高薄膜的濕蒸汽滲透率。歐洲專利′592中還公開了壓印具有厚薄區(qū)域的EVA薄膜的順序步驟，即首先拉伸而提供具有孔隙的薄膜，并通過再次拉伸而制作出網(wǎng)狀制品。美國專利4,596,738和4,452,845中也公開了拉制熱塑性薄膜，其中分散相態(tài)可以是填充了碳酸鈣的聚乙烯，以便隨著拉伸產(chǎn)生微孔隙。較晚的美國專利4,777,073、4,921,653和4,814,124中公開了與上述較早文獻(xiàn)中所描述相同的工藝，其中涉及首先壓印含有填料的聚烯烴薄膜，再拉伸該薄膜，以提供出微孔制品。
美國專利4,705,812和4,705,813中公開了由混料制成的微孔薄膜，混料混料為線型低密度聚乙烯(LLDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)并帶有平均顆粒直徑為0.1-7微米的硫酸鋇填料。還知道可以利用諸如KRATON等熱塑性橡膠為LLDPE和LDPE改性。其他專利，例如美國專利4,582,871中公開了在微孔薄膜制品中將熱塑性苯乙烯嵌段三聚體與諸如苯乙烯等其他不相容聚合物一起使用的方法。在本領(lǐng)域中還有其他普通技術(shù)，例如美國專利4,921,652和4,472,328中所公開。
如前所述，拉伸將導(dǎo)致沿網(wǎng)膜長度方向產(chǎn)生條紋外觀。這些條紋是因交叉輥的齒間出現(xiàn)的高拉伸區(qū)域與齒處的非高拉伸區(qū)域之間的外觀差異造成的。這些方法將在帶材中產(chǎn)生具有高度拉伸條紋的極多孔區(qū)域，與這些區(qū)域相鄰的是中度拉伸但仍然充分多孔的區(qū)域。
與未拉伸非紡織網(wǎng)膜的擠出層壓有關(guān)的專利包括序列號(hào)為2,714,571、3,058,868、4,522,203、4,614,679、4,692,368、4,753,840和5,035,941的美國專利。上述專利′863和′368中公開了在未拉伸非紡織纖維網(wǎng)膜層壓之前在壓輥咬入口處對聚合薄膜拉伸擠出的方法。專利′203和′941中涉及在壓輥咬入口處共擠出多層聚合薄膜和未拉伸非紡織網(wǎng)膜。專利′840中公開了在與薄膜擠出層壓之前對非紡織聚合纖維材料預(yù)成形，以提高非紡織纖維與薄膜間的粘合力。具體地講，專利′840中公開了在擠出層壓之前利用傳統(tǒng)壓印方法在非紡織基板層中形成密實(shí)和非密實(shí)區(qū)域，從而利用密實(shí)纖維區(qū)域提高非紡織纖維網(wǎng)膜與薄膜之間的粘合力。專利′941中也講授了被擠出層壓成單層聚合薄膜的未拉伸非紡織網(wǎng)膜易產(chǎn)生針孔，這是因?yàn)槔w維沿著大致垂直于纖維基板的方向延伸，為此該專利中公開了利用多層共擠出薄膜層狀產(chǎn)品以防止針孔問題的方法。此外，用于將疏松非紡織纖維粘結(jié)到聚合薄膜上的方法公開于序列號(hào)為3,622,422、4,379,197和4,725,473的美國專利中。
現(xiàn)已放棄的序列號(hào)為08/547,059的美國專利申請(整體結(jié)合在此作為參考)中公開了一種工藝和裝置，用于在一個(gè)單一的單元中連續(xù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)膜的分裂、分離、導(dǎo)引和層壓步驟。一張單一的非紡織寬網(wǎng)膜被分裂為多個(gè)窄網(wǎng)膜，后者通過旋轉(zhuǎn)棒而分離并被導(dǎo)入一個(gè)層壓機(jī)中。具體地講，一張網(wǎng)膜從一卷寬幅非紡織材料中展開。進(jìn)給的網(wǎng)膜被分裂成窄網(wǎng)膜，窄網(wǎng)膜向著旋轉(zhuǎn)棒下移，各旋轉(zhuǎn)棒彼此之間偏移開理想的網(wǎng)膜分離距離。之后，相隔的窄網(wǎng)膜被導(dǎo)入輥咬入口中，以便與一張聚合薄膜層壓在一起。一種熔化聚合物以高于其軟化點(diǎn)的溫度擠入咬入口中，以形成一張層壓在窄網(wǎng)膜上的聚合薄膜。網(wǎng)膜與擠出材料之間在咬入口處的壓力被控制，以將網(wǎng)膜的一個(gè)表面粘結(jié)到薄膜上，從而形成層狀產(chǎn)品。所產(chǎn)生的層狀產(chǎn)品包括層壓在聚合薄膜上的相隔非紡織帶，各條帶之間為未層壓薄膜區(qū)域。
作為序列號(hào)為08/547,059的美國專利申請的部分繼續(xù)申請，序列號(hào)為08/722,286的美國專利申請(整體結(jié)合在此作為參考)中公開了一種工藝和裝置，以連續(xù)實(shí)現(xiàn)將一種聚合物層壓到另一種需要被層壓的材料上。申請′286中涉及一種工藝和裝置，用于在一個(gè)單一的單元中連續(xù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)膜的分裂、折疊、導(dǎo)引和層壓步驟。根據(jù)折疊網(wǎng)膜的間隔，每個(gè)聚合物帶可以包括一個(gè)位于層壓區(qū)域任意一側(cè)的松弛折葉，該折葉適于在尿布或其他衛(wèi)生制品上形成一個(gè)隔離翻邊。折疊網(wǎng)膜之間的間隔確定了所形成的松弛聚合物折葉的寬度。同樣，所產(chǎn)生的層狀產(chǎn)品包括層壓在聚合薄膜上的相隔非紡織帶，各條帶之間為未層壓薄膜區(qū)域。這些由非紡織網(wǎng)膜與薄膜的相隔層壓帶以及位于層壓帶之間的未層壓薄膜區(qū)域構(gòu)成的層狀產(chǎn)品被稱作區(qū)段層狀產(chǎn)品。所產(chǎn)生的層狀產(chǎn)品包括層壓在聚合薄膜上的相隔非紡織帶，各條帶之間為未層壓薄膜區(qū)域。
本發(fā)明概述隨著前面引用的區(qū)段層狀產(chǎn)品的發(fā)展，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)在沿帶材長度的橫向拉伸而在區(qū)段層狀產(chǎn)品上形成微孔時(shí)，會(huì)有針孔形成在層壓與未層壓區(qū)域之間的邊界處。本發(fā)明的方法和裝置用于在沿機(jī)器橫向拉伸帶狀層狀產(chǎn)品時(shí)防止形成針孔。針孔是這樣防止的，即沿層狀產(chǎn)品的長度方向在非紡織帶的邊緣與聚合薄膜會(huì)合處產(chǎn)生疏松區(qū)域，將疏松區(qū)域壓入交叉拉伸輥中而不拉伸疏松區(qū)域，并且以典型方式拉伸層狀產(chǎn)品上的剩余部分。通過諸如形成溝槽、折疊或波紋等方法，疏松區(qū)域形成在交叉拉伸之前。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括第一交叉輥和第二交叉輥以及至少一個(gè)圓盤，圓盤用于接觸層狀產(chǎn)品上的疏松區(qū)域并將疏松區(qū)域壓入第一交叉輥中而不拉伸疏松區(qū)域。在一個(gè)優(yōu)選形式中，裝置包括至少一個(gè)圓盤，其與相隔的輥咬合以便沿層狀產(chǎn)品的長度方向產(chǎn)生疏松區(qū)域，相互咬合的圓盤和輥可以橫向調(diào)節(jié)，以便在網(wǎng)膜寬度的預(yù)定位置上產(chǎn)生疏松區(qū)域。
作為本發(fā)明特征的這些以及其它優(yōu)點(diǎn)和特性在權(quán)利要求書中提出。為了更好地理解本發(fā)明以及可以通過使用本發(fā)明而實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)和目的，請參照附圖和附帶解釋性內(nèi)容，它們描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
附圖簡述

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于防止區(qū)段層狀產(chǎn)品中出現(xiàn)針孔的裝置的示意性透視圖。
圖2是適合用在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的針孔防止裝置的剖視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的用于在層狀產(chǎn)品上產(chǎn)生疏松區(qū)域的間隔盤和溝槽盤沿圖2中的線3-3所作剖視圖。
圖3A是圖3中的間隔盤和溝槽盤的放大俯視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于將層狀產(chǎn)品壓入第一交叉輥的槽中的加壓盤沿圖2中的線4-4所作剖視圖。
圖5是用于沿機(jī)器橫向拉伸層狀產(chǎn)品的第一和第二交叉輥沿圖2中的線5-5所作剖視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的適用于在層狀產(chǎn)品上產(chǎn)生疏松區(qū)域的級(jí)進(jìn)式輥?zhàn)映尚纹鞯母┮晥D。
圖7是沿圖6中的線7-7所作剖視圖。
圖8是用于在適用于本發(fā)明中的非紡織層狀產(chǎn)品上產(chǎn)生疏松區(qū)域的波紋器的示意性透視圖。
圖9是沿圖8中的線9-9所作剖視圖。
圖10是線速度與本發(fā)明所用擠出機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)速RPM(轉(zhuǎn)/分)之間的關(guān)系圖。
圖11是濕蒸汽傳輸性能與遞增拉伸之間的關(guān)系圖。
圖12是濕蒸汽傳輸率與CD嚙合之前的精整輥溫度之間的關(guān)系圖。
圖13是在交叉拉伸后層狀產(chǎn)品邊界區(qū)域的示意性放大剖視圖。
詳細(xì)描述本發(fā)明的方法和裝置用于在交叉拉伸過程中防止位于非紡織帶邊緣處的區(qū)段層狀產(chǎn)品邊界區(qū)域形成針孔。在非紡織帶的邊緣形成針孔的原因是薄膜和非紡織層狀產(chǎn)品的強(qiáng)度顯著高于相鄰未層壓聚合薄膜；因此幾乎所有的拉伸均發(fā)生在邊界區(qū)域的未層壓薄膜上?，F(xiàn)以發(fā)現(xiàn)，邊界區(qū)域的過度拉深將導(dǎo)致針孔形成。
為了防止針孔，本發(fā)明在層狀產(chǎn)品的邊界區(qū)域形成了疏松區(qū)域10a，邊界區(qū)域即非紡織帶14與聚合薄膜12在層狀產(chǎn)品10中會(huì)合處，如圖1、3A和13所示。為了產(chǎn)生這些疏松區(qū)域，以可滑動(dòng)的方式安裝在軸16上的多個(gè)間隔盤18以這樣的方式定位，即相鄰間隔盤18之間的間隙對準(zhǔn)邊界區(qū)域。溝槽盤22以可滑動(dòng)的方式安裝在軸20上，從而使得每個(gè)溝槽盤22分別在邊界區(qū)域容納在相鄰間隔盤18之間。由兩個(gè)間隔盤18和一個(gè)溝槽盤22構(gòu)成的一個(gè)套組相互咬合(如圖3和3A所示)，以便沿著層狀產(chǎn)品10的長度方向產(chǎn)生一個(gè)疏松區(qū)域10a。層狀產(chǎn)品10，包括疏松區(qū)域10a，運(yùn)行到第一交叉輥26，在此疏松區(qū)域被加壓盤32強(qiáng)迫帶入輥26上的交叉槽28中。加壓盤32包括一個(gè)與槽28的橫截面相符的加壓區(qū)域34。加壓盤32迫使疏松區(qū)域10a進(jìn)入第一交叉輥26的槽28中并沿著層狀產(chǎn)品10上的剩余寬度形成繃緊區(qū)域37?？嚲o區(qū)域37在第一輥26與第二輥38之間經(jīng)過并被交叉槽28和40拉伸以形成微孔層狀產(chǎn)品50。
可以選擇性地沿著微孔層狀產(chǎn)品50的長度方向拉伸微孔層狀產(chǎn)品，以提高多孔性。長度方向拉伸可以利用任何現(xiàn)有微孔形成方法實(shí)現(xiàn)，例如在沿機(jī)器的橫向拉伸之前或之后交叉滾動(dòng)或差速拉伸層狀產(chǎn)品10。
從圖2中可以看到，間隔盤18通過軸套18a和緊定螺釘18b安裝在軸16上。溝槽盤22通過軸套22a和緊定螺釘22b安裝在軸20上。軸20安裝在一個(gè)可旋轉(zhuǎn)軸支承20a上，該軸支承可以從一個(gè)非咬合位置回轉(zhuǎn)到一個(gè)咬合位置(如圖2所示)。由于具有將溝槽盤22移到非咬合位置的能力，因此可以簡單地將層狀產(chǎn)品10穿過間隔盤18與溝槽盤22之間。在咬合狀態(tài)，一個(gè)溝槽盤22與一對間隔盤18相互咬合以形成一個(gè)溝槽，從而在層狀產(chǎn)品10的邊界區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)疏松區(qū)域10a。交叉輥26以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝在軸24上，而加壓盤32以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝在軸30上。加壓盤32可以被軸套32a和緊定螺釘32b帶動(dòng)著沿軸30的長度方向移動(dòng)。加壓盤32沿軸30的移動(dòng)方式類似于溝槽盤22沿軸20的移動(dòng)，如前所述。加壓盤32包括一個(gè)環(huán)繞著其周邊的加壓區(qū)域34，該區(qū)域與輥26上的槽互補(bǔ)。加壓區(qū)域34將層狀產(chǎn)品10上的疏松區(qū)域10a壓入輥26上的槽28中，而不拉伸疏松區(qū)域10a。層狀產(chǎn)品10上除疏松區(qū)域10a之外的寬度保持繃緊貼靠著輥26的槽，以將繃緊區(qū)域37在輥26與輥37之間交叉式拉伸。
相互嚙合的輥26、38能夠獲得較大的咬合寬度，從而將層狀產(chǎn)品拉伸到高達(dá)原始尺寸的大約200％或以上，以形成微孔。裝置中裝有一個(gè)控制器(未示出)，用于控制兩個(gè)相互嚙合的輥26、38的軸24、30，從而控制相互嚙合的程度并因此而控制施加到層狀產(chǎn)品上的拉伸量。控制器還在上方軸上升或下降時(shí)保持軸24、30平行，以確保一個(gè)嚙合輥的齒總是位于另一個(gè)嚙合輥的齒之間，從而避免可能出現(xiàn)嚙合齒之間的破壞性物理接觸。這種平行運(yùn)動(dòng)是通過齒條和齒輪的嚙合(未示出)而確保的，其中每個(gè)側(cè)架上分別毗鄰豎直滑動(dòng)件固定著一個(gè)靜止的齒條。一根軸來回移動(dòng)側(cè)架并操縱位于每個(gè)豎直滑動(dòng)件中的軸承。軸的每端分別裝有一個(gè)齒輪，其與齒條咬合著運(yùn)行，以產(chǎn)生所需的平行運(yùn)動(dòng)。
如圖3所示，溝槽盤22在間隔盤18間的力將導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)溝槽，從而在間隔盤18之間形成疏松區(qū)域10a。如圖3A中詳細(xì)顯示，疏松區(qū)域10a優(yōu)選形成在區(qū)段層狀產(chǎn)品的邊界區(qū)域，即非紡織帶14的邊緣與聚合薄膜12會(huì)合處。包含疏松區(qū)域10a的層狀產(chǎn)品10從間隔盤18和溝槽盤22運(yùn)行到第一交叉輥26。隨著第一交叉輥26繞軸24旋轉(zhuǎn)，疏松區(qū)域10a被加壓輥32上的互補(bǔ)結(jié)構(gòu)34壓入第一交叉輥26上的槽28中，如圖4所示。由于產(chǎn)生了疏松區(qū)域10a，層狀產(chǎn)品10被壓入槽28中而形成繃緊區(qū)域37但未拉伸網(wǎng)膜。之后網(wǎng)膜繞著第一交叉輥26旋轉(zhuǎn)而遇到第二交叉輥38。交叉輥38繞著軸36旋轉(zhuǎn)，而槽40與槽28相互嚙合以沿機(jī)器的橫向拉伸層狀產(chǎn)品10上的繃緊區(qū)域37，也就是說，在被壓入第一輥26的槽28中的疏松區(qū)域10a基本上沒有出現(xiàn)拉伸。
從圖3中可以看到，間隔盤18可以通過緊定軸套18a和緊定螺釘18b而沿軸16可變定位。每個(gè)溝槽盤22分別包括一個(gè)緊定軸套22a和一個(gè)緊定螺釘22b，以將溝槽盤沿軸20可變定位。同樣，加壓盤32包括一個(gè)緊定軸套32a和一個(gè)緊定螺釘32b，以將溝槽盤沿軸30可變定位。通過這種可調(diào)性可以獲得多種層狀產(chǎn)品寬度，而不需要消耗較長時(shí)間以設(shè)置機(jī)器。
如圖4和5所示，通過互補(bǔ)加壓區(qū)域34可以使加壓盤32與交叉輥26上的槽28相互咬合，例如使圓周槽與一個(gè)橫向交叉拉伸器相互作用、一個(gè)斜齒輪與對角嚙合拉伸器相互嚙合或者使一個(gè)可變形件貼合輥26的表面。加壓輥32迫使層狀產(chǎn)品10上的疏松區(qū)域10a進(jìn)入輥26上的槽中，以使層狀產(chǎn)品10上的繃緊區(qū)域37形成在加壓輥32的任何一側(cè)?？嚲o區(qū)域37隨后在交叉輥26、38之間被拉伸，以形成基本上沿其全長具有未拉伸部分的微孔區(qū)段層壓板材50。圖13示出了拉伸層狀產(chǎn)品50，其在聚合薄膜12的繃緊區(qū)域37中具有微孔12a，而在邊界區(qū)域沒有微孔。
其它形成疏松區(qū)域10a的方法顯示于圖6-9中。如圖6和7所示，一個(gè)級(jí)進(jìn)式輥?zhàn)映尚纹?00包括一組逐漸重疊的輥，用以產(chǎn)生疏松區(qū)域10a。第一套輥102a、104a、106a將層狀產(chǎn)品10變形以形成較小疏松區(qū)域。第二套輥102b、104b、106b的重疊程度更大，因而可以形成更大的疏松區(qū)域。第三套輥102c、104c、106c相互重疊以形成理想形狀的疏松區(qū)域10a。
如圖8和9所示，一個(gè)波紋器120包括帶有凹面波紋器段124的第一支承板122和帶有凸面波紋器段128的第二支承板126。凸面波紋器段128和凹面波紋器段124沿著網(wǎng)膜的長度方向具有逐漸增大的橫截面面積并且彼此嵌套而導(dǎo)致層狀產(chǎn)品10變形以產(chǎn)生疏松區(qū)域10a。
本發(fā)明的層狀產(chǎn)品可以利用多種聚合薄膜制成；然而在一個(gè)優(yōu)選的形式中，薄膜的制造首先要融化混合以下成分(a)大約35％至大約45％重量的線型低密度聚乙烯，(b)大約3％至大約10％重量的低密度聚乙烯，(c)大約40％至大約50％重量的碳酸鈣填料顆粒，以及(d)大約2％至大約6％重量的苯乙烯三嵌段式共聚物，共聚物選自下面一組苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯以及它們的混合物，再利用氣刀將熔化混合成分?jǐn)D入輥的一個(gè)咬入口中，從而以至少大約550fpm(英尺/分)至大約1200fpm的速度量級(jí)形成薄膜而又不出現(xiàn)牽引諧振，以及將遞增的拉力沿直線施加到薄膜上，這些直線大致均勻地橫布層狀產(chǎn)品的繃緊區(qū)域并遍及其縱深，以產(chǎn)生微孔薄膜。
具體地講，在一個(gè)優(yōu)選形式中，熔化混合成分主要由大約42％重量的LLDPE、大約4％重量的LDPE、大約44％重量的具有大約1微米平均顆粒尺寸的碳酸鈣填料顆粒和大約3％重量的三嵌段式共聚物，特別是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯組成。如需要，可以包含大約0-5％重量量級(jí)的高密度聚乙烯并包含大約0-4％重量的二氧化鈦，從而控制微孔薄膜制品的剛度特性。通常，要添加大約0.1％至大約0.2％重量的加工助劑，如碳氟聚合物，作為示例，熔料中含有帶1,1-二氟乙烯的1-丙烯，1,1,2,3,3,3-六氟共聚物。三嵌段式聚合物中也可以混有油、碳?xì)浠衔?、抗氧化劑和穩(wěn)定劑。
根據(jù)本發(fā)明的原理，壓印薄膜和平坦薄膜均可以制出。在壓印薄膜的情況下，輥的咬入口由一個(gè)金屬壓印輥和一個(gè)橡膠輥形成。輥間的壓力可以成形出厚度在大約0.5至10密耳量級(jí)的所需厚度。還以發(fā)現(xiàn)，帶有拋光鉻表面的輥可以成形出平坦表薄膜。不論薄膜是壓印薄膜還是平坦薄膜，當(dāng)在高速下遞增拉伸時(shí)，均能制出大約1000至4000克/米2/日這一可接受范圍內(nèi)的濕蒸汽傳輸率(MVTR)。現(xiàn)以發(fā)現(xiàn)，平坦薄膜可以比壓印薄膜更均勻地遞增拉伸。加工過程可以在室內(nèi)外溫度或高溫下進(jìn)行。如前所述，微孔薄膜的層狀產(chǎn)品可以借助非紡織纖維網(wǎng)膜獲得。
非紡織纖維網(wǎng)膜可以包括由聚乙烯、聚丙烯、聚酯、人造絲、纖維素、尼龍制成的纖維以及這些纖維的混合物。針對非紡織纖維網(wǎng)膜，曾提出了多種定義。纖維是普通人造纖維或連續(xù)纖絲。非紡織通常指的是拉絲結(jié)合、梳理、熔化吹塑和諸如此類方法。纖維或纖絲可以是雙組份的，以便于結(jié)合。例如，可以使用具有由諸如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)等不同材料形成的蒙皮和內(nèi)芯的纖維，或者使用PE和PP纖維的混合物。這里所用的詞語“非紡織纖維網(wǎng)膜”是以其通常意義定義為相對平坦、柔性和多孔并且由人造纖維或連續(xù)纖絲構(gòu)成的大致平面結(jié)構(gòu)。至于非紡織的詳細(xì)描述，請看非紡織布工業(yè)協(xié)會(huì)的E.A.Vaughn的“NonwovenFabric Primer and Reference Sample(非紡織布入門和參考樣品)”第三版(1992年)。
在一個(gè)優(yōu)選的形式中，微孔層狀產(chǎn)品采用了規(guī)格或厚度在大約0.25至10密耳之間的薄膜，而且薄膜厚度可以根據(jù)實(shí)際使用而變化，在一次性的用途中最優(yōu)選厚度在大約0.25至2密耳的量級(jí)。層狀產(chǎn)品材料制成的非紡織纖維網(wǎng)膜的重量通常為大約5克/碼2至75克/碼2，優(yōu)選在大約20至大約40克/碼2。復(fù)合板或?qū)訝町a(chǎn)品可以沿機(jī)器的橫向(CD)遞增拉伸以形成CD拉伸復(fù)合板。此外，CD拉伸可以在機(jī)器方向(MD)拉伸之后進(jìn)行，以便形成在CD和MD兩個(gè)方向均拉伸的復(fù)合板。如前所述，微孔薄膜或?qū)訝町a(chǎn)品可以用于多種不同用途，例如嬰兒尿布、嬰兒鍛煉褲、衛(wèi)生巾、衣物以及諸如此類需要有濕蒸汽和空氣傳輸性能但又要具有液體隔離性能的物品。
之后，將利用本發(fā)明的裝置沿機(jī)器的橫向(CD)或?qū)沁f增拉伸層狀產(chǎn)品，從而形成沿長度方向具有未拉伸區(qū)域的拉伸層狀產(chǎn)品。此外，根據(jù)本發(fā)明的拉伸可以在機(jī)器方向(MD)拉伸之后進(jìn)行。
多種不同的拉伸器和技術(shù)可以采用，以拉伸由非紡織纖維網(wǎng)膜和薄膜或可形成微孔的薄膜制成的層狀產(chǎn)品。這些非紡織梳理纖維網(wǎng)膜或非紡織拉絲結(jié)合纖維網(wǎng)膜層狀產(chǎn)品可以利用下面所述的拉伸器和技術(shù)拉伸對角嚙合拉伸器由一對位于平行軸上的左右斜齒輪狀元件構(gòu)成。所述軸布置在兩個(gè)機(jī)器側(cè)板之間，下方軸安置在固定軸承上而上方軸安置在可豎直滑動(dòng)部件上?？苫瑒?dòng)部件可以被楔塊形元件沿豎直方向調(diào)節(jié)，楔塊形元件被調(diào)節(jié)螺釘操縱著。將楔塊擰出或擰入將分別帶動(dòng)可豎直滑動(dòng)部件向下或向上移動(dòng)，從而使上方嚙合輥與下方嚙合輥上的齒輪狀嚙合齒進(jìn)一步脫開或咬合。安裝在側(cè)架上的千分尺將運(yùn)轉(zhuǎn)以顯示嚙合輥上的齒的咬合深度。
氣缸用于將可滑動(dòng)部件保持在下方咬合位置上，以使后者牢固地頂靠著楔塊，從而抵抗被拉伸材料所施加的向上力。這些氣缸還可以后退，以使上下方嚙合輥彼此脫開，從而將材料穿過嚙合裝置或與安全回路協(xié)作，安全回路在啟動(dòng)后可以打開機(jī)器的所有咬入點(diǎn)。
通常要采用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器以驅(qū)動(dòng)靜止嚙合輥。如果出于穿過機(jī)器或安全的目的需要使上方嚙合輥能夠脫開，則優(yōu)選在上下方嚙合輥之間使用消隙齒輪結(jié)構(gòu)，以確保在重新咬合時(shí)一個(gè)嚙合輥上的齒總是落在另一個(gè)嚙合輥的齒之間，從而避免嚙合齒的齒頂可能出現(xiàn)的破壞性物理接觸。如果嚙合滾需要保持恒定咬合，則上方嚙合輥通常不需要被驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)可以利用被拉伸材料而由從動(dòng)嚙合輥實(shí)現(xiàn)。
嚙合輥非常類似于小節(jié)距斜齒輪。在優(yōu)選實(shí)施例中，輥具有5.935″的直徑、45°的螺旋角、0.100″的法向節(jié)距、30的徑向節(jié)距、14°的壓力角，并且基本上是一個(gè)齒高較長的截頂齒輪。這樣可以產(chǎn)生狹窄的深齒廓，從而允許高達(dá)大約0.090″的相互嚙合深度，并在齒的兩側(cè)為材料厚度留下了大約0.005″的間隙。這些齒在法向嚙合拉伸操作中并不用于傳遞旋轉(zhuǎn)力矩而且不會(huì)發(fā)生金屬對金屬的接觸。對于這種對角嚙合拉伸器，可以使用斜齒輪形狀的加壓盤32。使用對角嚙合拉伸器可以提供這樣的拉力，即在層狀產(chǎn)品上沿機(jī)器橫向和機(jī)器方向均具有分量。
除了在利用相對較高的摩擦系數(shù)嚙合拉伸材料以外，CD嚙合拉伸器的驅(qū)動(dòng)器通常要同時(shí)操縱上下方嚙合輥。然而，驅(qū)動(dòng)器不是必須能夠消隙的，這是因?yàn)檠貦C(jī)器方向的少量錯(cuò)位或驅(qū)動(dòng)器打滑不會(huì)導(dǎo)致任何問題。
CD嚙合元件是由同質(zhì)材料加工出來的，但最好是利用兩個(gè)不同直徑的圓盤交錯(cuò)疊加起來。在優(yōu)選實(shí)施例中，嚙合盤具有6″的直徑、0.031″的厚度，并在它們的邊緣具有完整半徑。用于將嚙合盤隔開的間隔盤具有5″的直徑和0.069″的厚度。兩個(gè)這樣形狀的輥可以嚙合高達(dá)0.231″的深度并在兩側(cè)為材料留下0.019″的間隙。對于對角嚙合拉伸器，CD嚙合元件的形狀可以具有0.100″的節(jié)距。
MD嚙合拉伸裝置除了嚙合輥的結(jié)構(gòu)以外均與對角嚙合拉伸器相同。MD嚙合輥非常類似于小節(jié)距直齒圓柱齒輪。在優(yōu)選實(shí)施例中，輥具有5.933″的直徑、0.100″的節(jié)距、30的徑向節(jié)距、14°的壓力角，并且基本上是一個(gè)齒高較長的截頂齒輪。第二個(gè)措施是使這些輥的滾齒刀偏移0.010″，以產(chǎn)生具有更大間隙的狹窄齒。對于大約0.090″的相互嚙合深度，這種結(jié)構(gòu)可以在齒的兩側(cè)為材料厚度留下了大約0.010″的間隙。
前面所述的對角或CD嚙合拉伸器可以用于本發(fā)明的針孔防止裝置，以便由非紡織纖維網(wǎng)膜或可形成微孔的薄膜制作出遞增拉伸薄膜或?qū)訝町a(chǎn)品，從而形成本發(fā)明的微孔薄膜制品。例如，拉伸操作可以用在由人造纖維或拉絲結(jié)合纖絲制非紡織纖維網(wǎng)膜與可形成微孔的熱塑性薄膜構(gòu)成的擠出層狀產(chǎn)品上。在本發(fā)明的一個(gè)獨(dú)特方面，一張拉絲結(jié)合纖絲制非紡織纖維網(wǎng)膜可以遞增拉伸，從而在層狀產(chǎn)品上提供出類似于布的非常柔軟纖維精飾。由非紡織纖維網(wǎng)膜和可形成微孔的熱塑性薄膜構(gòu)成的層狀產(chǎn)品可以利用諸如CD和/或MD遞增拉伸器等增量拉伸，并以大約0.060英寸至0.120英寸的輥嚙合深度和大約550fpm至大約1200fpm或更高的速度經(jīng)過拉伸器。這種遞增或嚙合拉伸所產(chǎn)生的層狀產(chǎn)品具有優(yōu)良的透氣性和液體隔離性能，同時(shí)又具有優(yōu)異的結(jié)合強(qiáng)度和柔軟的布狀紋理。
微孔層狀產(chǎn)品通常采用規(guī)格或厚度在大約0.25至10密耳之間的薄膜，而且薄膜厚度可以根據(jù)實(shí)際使用而變化，在一次性的用途中最優(yōu)選厚度在大約0.25至2密耳的量級(jí)。層狀產(chǎn)品材料制成的非紡織纖維網(wǎng)膜通常重量為大約5克/碼2至75克/碼2，優(yōu)選在大約20至大約40克/碼2。
下面的實(shí)例用于解釋本發(fā)明的用于制作微孔薄膜和層狀產(chǎn)品的方法。在這些實(shí)例和進(jìn)一步詳細(xì)描述的指導(dǎo)下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯然可以在不脫離本發(fā)明范圍的前提下作出各種改型。
實(shí)例1-5具有表1中所列成分的LLDPE和LDPE混料被擠出以形成薄膜，之后薄膜被遞增拉伸以制成微孔薄膜。
表1


*其它成分包括2.5％重量的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)三嵌段式聚合物，即Shell Kraton 2122X，該材料含有＜50％重量的SBS+＜30％重量的礦物油、＜15％重量的EVA、＜10％重量的聚苯乙烯、＜10％重量的碳?xì)浠衔飿渲?、?％重量的抗氧化劑/穩(wěn)定劑和＜1％重量的水合無定形硅石。
每種配方1-5分別通過擠出裝置擠出為薄膜。實(shí)例1-5中的配方從一個(gè)擠出機(jī)開始通過一個(gè)狹縫形模具供給出來而形成擠壓型材，再進(jìn)入橡膠輥和金屬輥之間的咬入口中。進(jìn)給的非紡織材料網(wǎng)膜也被導(dǎo)入輥的咬入口中。在實(shí)例1-5中，熱塑性薄膜隨后被遞增拉伸，以形成微孔薄膜。如表1中所示，在大約550fpm至大約1200fpm的速度內(nèi)，厚度為大約2密耳量級(jí)的聚乙烯薄膜被制出并從輥上剝落。咬入口處的壓力被控制，從而在實(shí)例2-5中的情況下使制出的薄膜沒有針孔并且沒有牽引諧振。從擠出機(jī)的供給區(qū)域至螺桿末端的熔化溫度保持在大約400-430°F，模具溫度保持在450°F，以便擠出2密耳(45克/米2)左右的原始薄膜。
如表1所示，在大約550fpm至大約1200fpm的速度內(nèi)，厚度為大約2密耳量級(jí)的聚乙烯薄膜被制出并從輥上剝落。氣刀的長度為大約120″，開口為大約0.035″-0.060″，空氣從開口中吹出并以大約5英尺3/分/英寸至25英尺3/分/英寸的流量吹到擠出型材上。咬入口和氣刀處的壓力被控制，從而在實(shí)例2-5中的情況下使制出的薄膜沒有針孔并且沒有牽引諧振。在復(fù)合材料中所含的LDPE為1.5％重量的情況下，在線速度為550fpm時(shí)會(huì)產(chǎn)生牽引諧振。然而，復(fù)合材料中所含的LDPE為3.7％的重量量級(jí)而LLDPE為44.1-44.9％的重量量級(jí)時(shí)，可以在550fpm以上至1200fpm的速度下獲得薄膜制品而又不產(chǎn)生牽引諧振。從擠出機(jī)的供給區(qū)域至螺桿末端的熔化溫度保持在大約400-430°F，模具溫度保持在450°F，以便擠出2密耳(45克/米2)左右的原始薄膜。
圖10是實(shí)例1-5中的線速度與所需螺桿速度之間關(guān)系的曲線圖。在只含有1.5％重量的LDPE的實(shí)例1中，即使利用了氣刀，也將導(dǎo)致惡劣的薄膜規(guī)格控制并帶有牽引諧振。然而，當(dāng)LDPE的重量上升到3.7％時(shí)，即使線速度增加到大約1200fpm，也可以獲得優(yōu)異的網(wǎng)膜穩(wěn)定性并且沒有牽引諧振。
圖11是由實(shí)例2-5中的原始薄膜遞增拉伸出的壓印薄膜和平坦薄膜在不同的溫度和拉伸輥咬合狀態(tài)下的濕蒸汽傳輸性能(MVTR)圖。壓印薄膜的MCTR可以獲得大約1200-2400克/米2/日的量級(jí)，平坦薄膜的MCTR可以獲得大約1900-3200克/米2/日的量級(jí)。圖12示出了CD預(yù)熱輥的溫度對MVTR的影響。當(dāng)輥的預(yù)熱溫度在大約75-220°F之間時(shí)，薄膜的MVTR在大約2000-2900克/米2/日內(nèi)變化。由金屬壓印輥制成的壓印薄膜可以具有每英寸大約165-300條CD和MD線的矩形印紋。這種圖樣公開于，例如美國專利No.4,376,147中，該專利結(jié)合在此作為參考。這種微型圖樣可以在薄膜上產(chǎn)生毛面精飾，但肉眼不能覺察。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，圖中所示的示例性實(shí)施例并不意味著對本發(fā)明構(gòu)成限制。事實(shí)上，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下可以使用其它替換性實(shí)施例。
權(quán)利要求
1．一種非紡織聚合薄膜層狀產(chǎn)品型材，其包括一張聚合薄膜；以及至少一張具有相反邊緣的非紡織帶，所述帶被層壓在薄膜上從而沿著薄膜長度方向形成層壓區(qū)域并沿著相反邊緣形成未層壓薄膜區(qū)域，上述帶的相反邊緣分別確定出一個(gè)位于層壓區(qū)域與未層壓區(qū)域之間的邊界區(qū)域；其中，邊界區(qū)域未被拉伸，而層壓區(qū)域和未層壓區(qū)域被交叉式拉伸。
2．如權(quán)利要求1所述的微孔層狀產(chǎn)品型材，其特征在于，邊界區(qū)域是基本上無針孔的。
3．如權(quán)利要求1所述的微孔層狀產(chǎn)品型材，其特征在于，層壓區(qū)域和未層壓區(qū)域帶有微孔。
4．如權(quán)利要求3所述的微孔層狀產(chǎn)品型材，其特征在于，薄膜和非紡織層狀產(chǎn)品區(qū)域和未層壓聚合薄膜層狀產(chǎn)品區(qū)域被沿著機(jī)器橫向交叉拉伸。
5．如權(quán)利要求3所述的微孔層狀產(chǎn)品型材，其特征在于，聚合薄膜包括一種聚烯烴；以及一種孔隙引發(fā)劑。
6．如權(quán)利要求1所述的微孔層狀產(chǎn)品型材，其特征在于，聚合薄膜包括線型低密度聚乙烯和低密度聚乙烯的混料。
7．如權(quán)利要求1所述的微孔層狀產(chǎn)品型材，其特征在于，聚合薄膜包括大約35％至大約45％重量的線型低密度聚乙烯，大約3％至大約10％重量的低密度聚乙烯，大約40％至大約50％重量的碳酸鈣填料顆粒，以及大約2％至大約6％重量的橡膠化合物。
8．如權(quán)利要求7所述的微孔層狀產(chǎn)品型材，其特征在于，上述聚合薄膜基本上由大約42％重量的線型低密度聚乙烯、大約4％重量的低密度聚乙烯、大約44％重量的碳酸鈣填料顆粒和大約3％重量的三嵌段式共聚物構(gòu)成。
9．如權(quán)利要求7所述的微孔層狀產(chǎn)品型材，其特征在于，上述聚合薄膜還包含大約0-5％重量的高密度聚乙烯、大約0-4％重量的二氧化鈦和大約0.1％至大約0.2％重量的加工助劑。
10．如權(quán)利要求9所述的微孔層狀產(chǎn)品型材，其特征在于，上述聚合薄膜包括大約4％重量的高密度聚乙烯、大約3％重量的二氧化鈦和大約0.1％重量的碳氟聚合物加工助劑。
11．如權(quán)利要求10所述的微孔層狀產(chǎn)品型材，其特征在于，上述碳氟聚合物加工助劑是帶有1,1-二氟乙烯的1-丙烯，1,1,2,3,3,3-六氟共聚物。
12．如權(quán)利要求7所述的微孔層狀產(chǎn)品型材，其特征在于，上述橡膠化合物是選自下面一組的三嵌段式苯乙烯共聚物苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯。
13．如權(quán)利要求12所述的微孔層狀產(chǎn)品型材，其特征在于，上述三嵌段式共聚物預(yù)先混有油、碳?xì)浠衔铩⒖寡趸瘎┖头€(wěn)定劑。
14．一種具有改進(jìn)透氣性和液體隔離性能的微孔層狀產(chǎn)品型材，其包括一個(gè)聚合薄膜隔離層；至少一個(gè)具有相反邊緣的非紡織層，其被層壓在聚合薄膜隔離層上以形成一個(gè)層壓區(qū)域和一個(gè)未層壓區(qū)域，二者在非紡織層邊緣處具有邊界區(qū)域；其特征在于，薄膜與非紡織層的層狀產(chǎn)品區(qū)域以及未層壓聚合薄膜層狀產(chǎn)品區(qū)域被沿著機(jī)器橫向交叉拉伸，而邊界區(qū)域未被沿著機(jī)器橫向交叉拉伸。
15．如權(quán)利要求14所述的微孔層狀產(chǎn)品型材，其特征在于，聚合薄膜包括一種聚烯烴；以及一種顆粒填料。
16．如權(quán)利要求14所述的微孔層狀產(chǎn)品型材，其特征在于，聚合薄膜包括大約35％至大約45％重量的線型低密度聚乙烯，大約3％至大約10％重量的低密度聚乙烯，大約40％至大約50％重量的碳酸鈣填料顆粒，以及大約2％至大約6％重量的橡膠化合物。
17．如權(quán)利要求14所述的微孔層狀產(chǎn)品型材，其特征在于，聚合薄膜包括大約42％重量的線型低密度聚乙烯，大約4％重量的低密度聚乙烯，大約44％重量的碳酸鈣填料顆粒，以及大約3％重量的三嵌段式共聚物。
18．如權(quán)利要求17所述的微孔層狀產(chǎn)品型材，其特征在于，三嵌段式共聚物是苯乙烯一丁二烯橡膠。
19．一種成形具有不同程度微孔率的聚合薄膜的方法，其包括以下步驟提供一張由可形成微孔的聚合合成物制成的薄膜；以及沿著多條線遍及其縱深交叉拉伸薄膜，同時(shí)鄰近于上述線將上述薄膜控制在基本上未拉伸的狀態(tài)，以減少形成在薄膜中的針孔。
20．如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，將薄膜控制在未拉伸狀態(tài)是通過在交叉拉伸之前在板材上產(chǎn)生疏松區(qū)域而實(shí)現(xiàn)的。
21．如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，疏松是通過在對置的輥之間移過板材上的預(yù)定區(qū)域而實(shí)現(xiàn)的。
22．如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生疏松區(qū)域的步驟是通過對板材預(yù)定區(qū)域作出選自下面一組的處理而實(shí)現(xiàn)的折疊、形成波紋、疊搭。
23．如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，交叉拉伸將在薄膜上沿多條交叉拉伸線形成微孔。
24．一種用于在層狀產(chǎn)品產(chǎn)生微孔過程中防止形成穿孔的裝置，其包括第一交叉輥；第二交叉輥，其與第一交叉輥交叉，上述第一和第二交叉輥的相交處用于交叉拉伸由非紡織層和可形成微孔的薄膜構(gòu)成的層狀產(chǎn)品，該拉伸是在層狀產(chǎn)品的疏松區(qū)域以外橫貫層狀產(chǎn)品的寬度，以形成微孔；以及至少一個(gè)圓盤，其用于接觸層狀產(chǎn)品上的一個(gè)疏松區(qū)域并將疏松區(qū)域壓入第一交叉輥中而不拉伸疏松區(qū)域。
25．如權(quán)利要求24所述的裝置，還包括至少一套相互咬合的相隔輥，它們用于沿層狀產(chǎn)品的長度方向產(chǎn)生一個(gè)疏松區(qū)域。
26．一種用于在層狀產(chǎn)品產(chǎn)生微孔過程中防止形成穿孔的裝置，其包括第一交叉輥；第二交叉輥，其與第一交叉輥交叉，上述第一和第二交叉輥的相交處用于交叉拉伸由非紡織層和可形成微孔的薄膜構(gòu)成的層狀產(chǎn)品，該拉伸是在層狀產(chǎn)品的疏松區(qū)域以外橫貫層狀產(chǎn)品的寬度方向；以及用于沿層狀產(chǎn)品的長度方向產(chǎn)生至少一個(gè)疏松區(qū)域的工具。
27．如權(quán)利要求26所述的裝置，還包括用于迫使疏松區(qū)域進(jìn)入第一交叉輥的工具。
28．如權(quán)利要求27所述的針孔防止裝置，其特征在于，用于迫使疏松區(qū)域進(jìn)入第一交叉輥的工具包括至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)圓盤，其用于接觸層狀產(chǎn)品上的疏松區(qū)域并將疏松區(qū)域壓入第一交叉輥中而不拉伸疏松區(qū)域。
29．如權(quán)利要求26所述的針孔防止裝置，其特征在于，用于沿層狀產(chǎn)品的長度方向產(chǎn)生疏松區(qū)域的工具選自下面一組溝槽器、波紋器、級(jí)進(jìn)式輥?zhàn)映尚纹鳌?br> 30．如權(quán)利要求26所述的針孔防止裝置，其特征在于，用于沿層狀產(chǎn)品的長度方向產(chǎn)生疏松區(qū)域的工具是可以橫向調(diào)節(jié)的，以便在網(wǎng)膜寬度的預(yù)定位置上產(chǎn)生疏松區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明的方法和裝置用于在沿機(jī)器橫向(CD)拉伸帶狀層狀產(chǎn)品時(shí)防止形成針孔。針孔是這樣防止的,即沿層狀產(chǎn)品(10)的長度方向在非紡織帶(14)的邊緣與聚合薄膜(12)會(huì)合處產(chǎn)生疏松區(qū)域(10a),將疏松區(qū)域(10a)壓入交叉拉伸輥(26)中而不拉伸疏松區(qū)域(10a),并且以典型方式拉伸層狀產(chǎn)品(10)上的剩余部分。通過諸如形成溝槽、折疊或波紋等方法,疏松區(qū)域(10a)形成在交叉拉伸之前。
文檔編號(hào)B29C55/18GK1309607SQ99808795
公開日2001年8月22日 申請日期1999年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月29日
發(fā)明者托馬斯·G·馬舍奔 申請人:克洛佩塑料產(chǎn)品公司