用自由形成的印刷彈性構件製造波紋拉伸層壓材料的方法
2023-05-26 21:11:16
專利名稱：用自由形成的印刷彈性構件製造波紋拉伸層壓材料的方法
技術領域：
本發明涉及一種形成波紋拉伸層壓材料的方法，所述方法利用一種經伸長並接合到基底的自由形成的印刷彈性體。
背景技術：
類似尿布的一次性吸收產品典型地包括位於腰部、箍和其它區域的可拉伸材料，從而使製品緊貼合身並獲得良好的密封性。褲型吸收製品還可包括位於側面部分的可拉伸材料，從而使製品容易穿用和脫去並獲得製品持續的貼合性。為了獲得製品的可調節的貼合性，在耳箍中也使用了可拉伸材料。在這些製品區域中利用的可拉伸材料可包括彈性體材料，如薄膜、非織造材料、股線、稀鬆布等。在多數情況下，這些設計遞送均勻和單向的拉伸，多數通常是在制品的橫向上。然而，彈性體材料較為昂貴，所以其在可拉伸材料中的使用期待優化。此外，如果使用彈性體材料而不使用一些類型的覆蓋材料，彈性體材料可能趨於顯示具有增加的皮膚表面阻力，這可能導致產品穿著者的不適。
可拉伸材料可以拉伸層壓材料的形式製造，所述層壓材料包括一個或多個層壓到一層或多層另一種材料上的彈性體材料。儘管層壓材料可提高穿著者的舒適度，但層壓材料可能顯示具有更有限的拉伸性和/或顯著的抗拉伸性。解決此抗拉伸性有幾種方法。
產生拉伸層壓材料的一種方法為拉伸粘接法。拉伸粘接層壓材料的製造是通過沿第一方向拉伸彈性構件，將拉伸後的彈性構件粘結到一種或多種材料如非織造材料上，然後釋放彈性構件上的張力以使材料收緊。所得層壓材料將典型在彈性構件被拉伸的相同方向上為可延展的。收緊的非織造材料趨於具有波紋感並增加厚度，這可在這種拉伸粘接層壓材料用於吸收產品中時改善穿著者的舒適性。收緊的非織造材料也可顯示具有改善的不透明性，一種可能期望的特徵，因為改善的不透明性通常暗示高品質的產品。
可將彈性體供給拉伸粘接過程(例如，從供應商購買的彈性股線)或在所述過程內就地形成。將彈性體材料供給該過程並不是沒有問題。將彈性體材料供給該過程的問題是加工靈活性降低。對彈性體材料的任何改進都需要足夠的研製周期，以便可訂購、規劃、製造、運輸和整合所需的彈性體材料。使彈性體材料作為拉伸粘接過程的就地或在線元件形成可解決一些供應問題。然而，目前的加工過程中彈性體材料生成方法又提出了多種加工難題。
加工過程中形成拉伸層壓材料的一般問題包括彈性體材料的結構和形狀。典型的彈性體成形包括通過開孔模具擠出熔融的彈性體組合物。擠出法限制了可擠出的可利用組合物和可擠出的形狀和/或結構。所得彈性體材料的形狀可由模具內孔的形狀控制。由於孔的形狀和尺寸固定，因此通過孔拉出的所得彈性體材料將典型為固定形狀和尺寸(即，圓形孔將得到在整個股線長度上具有圓形橫截面形狀的彈性股線)。因此，擠出彈性體材料的結構可變性可能難以獲得。
擠出還限制了可使用的彈性體組合物的加工靈活性。彈性體組合物的擠出導致了數個獨特的加工難題。例如，擠出可顯示出與彈性體組合物湍振或拉伸共振相關的多個問題。這兩個問題都可通過調整彈性體組合物的配方加以解決。然而，這種對彈性體組合物的調整又會限制所得彈性體材料的結構或功能性(例如，模量、拉伸強度等)。
彈性體組合物在線擠出時遇到的另一個問題包括可獲得的最大線速度。擠出通常為生產線上的瓶頸。可用於拉伸粘接的彈性材料的量可能最終受通過開孔模拉出的彈性體組合物的量的限制。此生產能力可變化，這取決於以下性質，如彈性體組合物的配方與孔的大小和形狀。然而，任何特定的擠出方法傳統上都得到最大生產能力。通過開孔模的彈性體組合物的生產能力的限制轉化成每單位時間彈性體材料的量減少，這導致每單位時間拉伸粘接層壓材料的量減少。
產生可拉伸材料的一種可替代方法公開於共同未決的美國專利申請10/288095、10/288126和10/429433中。這種方法包括在基底上(例如，非織造材料)熱熔融施用一種或多種熱塑性彈性體，隨後遞增拉伸所述基底，這樣以稍微放大的形式將彈性體的拉伸特性賦予基底。這種方法允許以任何形狀和在任何方向上沉積任何量的彈性體，從而賦予各種設計靈活性，最終改善整個尿布產品的貼合性。然而，熱熔融施用方法還可以改良。遞增拉伸可將非織造材料內的纖維物理破裂成纖維網絡。因此，遞增拉伸後的非織造材料可能顯得細碎並且不太美觀。利用具有足夠高基重的非織造材料可避免細碎外觀，但增加基重會帶來成本的增加。此外，熱熔融施用方法難以得到顯示具有如存在於拉伸粘接層壓材料中的收緊外觀的拉伸層壓材料。如果沒有收緊的非織造材料，就會失去波紋感和增厚的有益效果。此外，與類似拉伸粘接層壓材料(即，具有類似結構和基重非織造材料的拉伸粘接層壓材料和熱熔融層壓材料)相比，由熱熔融方法得到的拉伸層壓材料的不透明性可顯示具有減小的不透明性。
根據上述，期望提供一種包括彈性體材料的高性價比拉伸層壓材料，所述彈性體材料可在加工過程中製造而沒有一個或多個上述問題。期望在吸收製品如尿布等的具體區域內使用這些拉伸層壓材料，以便為製品提供所需的使用中有益效果(例如密封、容納、襯圈、身體適形等)。還期望提供一種用於製造拉伸層壓材料的有效、高性價比方法。此外，期望提供一種用於製造拉伸層壓材料的方法，所述拉伸層壓材料不需要使用外部提供的彈性構件或加工過程中擠出形成的彈性構件。
發明概述本發明提供一種用於製造波紋拉伸層壓材料的方法，所述方法包括以下步驟將第一彈性體組合物遞送到印刷裝置，形成彈性構件；從印刷裝置上移除彈性構件；將彈性構件接合到第一基底；然後讓所述彈性構件恢復以形成所述波紋拉伸層壓材料。
在某些實施方案中，此方法還可包括以下步驟將第二彈性體組合物遞送到第二印刷裝置，從印刷裝置上移除第二彈性構件；沿第二方向伸長第二彈性構件；然後將第二彈性構件接合到第一基底上。第一彈性構件和第二彈性構件可在性質上不同，所述性質選自由下列組成的組彈性、熔融粘度、形狀、圖案、添加量、配方、以及它們的組合。
在某些實施方案中，所述方法可進一步包括將彈性構件接合到一個以上基底的步驟。
附圖概述雖然本說明書通過特別指出並清楚地要求保護本發明的權利要求作出結論，但據信通過下述結合附圖的說明，可更好地理解本發明。
圖1為本發明的一種代表性方法的示意圖。
圖2為本發明的另一種代表性方法的示意圖。
圖3a為處於松馳狀態的波紋拉伸層壓材料的放大橫截面圖，其中張力已從彈性構件上釋放。
圖3b為已施加張力的圖3a的波紋拉伸層壓材料的放大橫截面圖。
圖4為本發明的另一種代表性方法的示意圖。
圖5為三種彈性體組合物製劑的粘度作為溫度的函數標繪的曲線圖。
發明詳述本文所用術語「一次性」是指通常不打算被洗滌、復原或多次重新使用其初始功能的產品，即旨在使用一次或很少次數後將其丟棄的產品。優選將這種一次性製品回收、堆肥處理，或者另外以環境相容的方式進行處理。
本文所用術語「一次性吸收製品」是指通常吸收和保留液體的一種裝置。在某些情況下，該短語是指緊貼或鄰近穿著者的身體放置以吸收和容納從體內排出的排洩物和/或滲出物的裝置，並且包括例如緊固尿布、套穿尿布、可重複扣緊的/預緊固尿布和褲、訓練褲、遊泳尿布、成人失禁製品、婦女衛生製品等這樣的個人護理製品。在其它情況下，該術語也指保護性製品或衛生製品，例如圍兜、擦拭物、繃帶、包裹物、傷口敷料、手術單等。
本文所用術語「纖維基底」是指由可為天然或合成材料或它們的任何組合的多種纖維構成的材料，例如非織造纖維網、織造纖維網、針織織物，以及它們的任何組合。
本文所用術語「基底」是指包括天然或合成材料或其任何組合的材料，例如非織造纖維網、機織纖維網、針織織物、薄膜、薄膜層壓材料、非織造層壓材料、海綿、泡沫、以及它們的任意組合。
本文所用術語「非織造材料」是指採用包括但不限於紡粘法、粗梳法和熔噴法的方法，由長和/或短纖維無需經過機織或針織而製成的材料。非織造纖維網可包括一層或多層非織造層，其中每一層可包括長和/或短纖維。非織造纖維網也可包括雙組分纖維，所述纖維可具有核/殼式、並列式或其它已知纖維結構。
本文所用術語「彈性的」或「彈性體的」是指在對其施加偏置力時能夠拉伸到其松馳初始長度的至少約160％的伸長長度而不裂開或破損，並且在釋放所施加的力時恢復其伸長的至少約55％的任何材料。期望所述材料可基本恢復到其初始長度。即，恢復後的長度可小於松馳初始長度的約120％，可小於約110％，或可小於約105％。
本文所用術語「非彈性的」是指不屬於上述「彈性的」定義範圍內的任何材料。
本文所用術語「彈性體」是指顯示具有彈性性能的聚合物。
本文所用術語「可延展的」或「可非彈性伸長的」是指在對其施加偏置力使其拉伸超過其松馳初始長度的約110％時，顯示出永久性變形，包括伸長、裂開、破損和其結構的其它缺陷和/或其拉伸特性改變的任何材料。
術語「縱向」(或在本文中稱為「MD」)為熟知的專門術語，一般將其理解為是指在其成形或加工時對應於纖維網長度的方向。縱向典型地對應於在成形或加工期間纖維網移動的路徑。
術語「橫向」(或在本文中稱為「CD」)指與縱向成90°的方向。
本文術語「自由成形的」是指在沒有基底存在下通過印刷彈性體組合物而形成的彈性構件。可無需基底對所得「自由成形的」彈性構件進行傳送及加工。如以下所述，可在限制工況下使用載體基底，如在起動期間；然而，通過將彈性體組合物印刷於載體基底上形成的任何彈性體構件可以丟棄，並且典型不用於形成本發明的合成波紋拉伸層壓材料。
如圖1所示，本發明的一種方法涉及製造包括自由成形印刷彈性構件的波紋拉伸層壓材料的方法10，所述方法包括以下步驟，將第一彈性體組合物遞送到印刷裝置上；從印刷裝置以彈性構件形式移除第一彈性體組合物；沿第一方向伸長所述彈性構件；並將所述彈性構件接合到第一基底，形成所述波紋拉伸層壓材料。
遞送第一彈性體組合物將第一彈性體組合物12遞送到印刷裝置14可根據多種方法並由多種裝置進行。遞送裝置16為任何將適量的彈性體組合物12供應到印刷裝置14的裝置。適合的遞送裝置16包括例如狹槽塗布器、幕式塗布器、浴槽、噴塗器或擠出機的裝置。如圖1所示，遞送裝置16可包括將彈性體組合物12遞送到印刷裝置14的狹槽塗布器18。狹槽塗布器18可接近印刷裝置14的外表面提供。狹槽塗布器18或其它遞送裝置16可用於加熱、混合、固結、傳送和/或處理彈性體組合物12。狹槽塗布器18可通過多個孔分配彈性體組合物12。應測量孔的大小，以將有效量的彈性體組合物12提供到印刷裝置14，以便印刷裝置14能夠使彈性體構件24成形。狹槽塗布器18可計量遞送，以便將每單位時間規定量的彈性體組合物12遞送到印刷裝置14。
多種印刷技術和裝置為本領域所熟知並可用於本發明。例如，適合的印刷裝置14包括印刷輥、印刷網、凹版輥、凹版網、印刷篩網、平版輥、凸版輥(relief roll)、逆轉輥(reverse roll)、刮刀塗輥(knife-over roll)、凹口刮刀塗輥、其膠印變體(offset derivation)、以及它們的組合。
如圖1所示，印刷裝置14可為凹版印刷輥26或凹版印刷帶。當利用凹版輥26時，如圖1所示，凹版輥26可具有點綴有一個或多個格子(或凹槽)30的外表面28。凹版輥26可顯示圍繞平行於橫向的軸旋轉。格子或凹槽30為凹版輥26外表面28上的凹痕，這些凹痕允許接收旨在自凹版輥26轉移以形成彈性構件24的液體物質(例如，彈性體組合物12)。由於溫度可影響彈性體組合物12的粘度並因此影響其加工性質，因此可能期望輥26能夠加熱和/或冷卻，以使該過程可以工業合理的速度進行。
彈性體組合物12可流到凹版輥26的外表面28上，並流入格子30。可提供刮粉刀32來擦拭凹版輥26的外表面28而基本不殘留任何彈性體組合物12。刮粉刀32也可用於將彈性體組合物12均勻分布到格子30中。在某些實施方案中，可有比在規定加工速度填充格子30所需更多的彈性體組合物存在於凹版輥26的外表面28上。在這種情況下，刮粉刀32也可作為屏障，使在刮粉刀32後建立彈性體組合物12的貯存器。這一屏障效應可補償遞送裝置16的遞送速率變化。在一些實施方案中，刮粉刀32可為印刷裝置14的組成元件。
可以流體、類流體或熔融態將彈性體組合物12施用到印刷裝置14上。在一些實施方案中，可加熱彈性體組合物12，以得到流體、類流體或熔融態。彈性體組合物12的加熱可通過遞送裝置16、印刷裝置14或能夠加熱彈性體組合物12的一些其它裝置進行。在凹版輥26旋轉時，彈性體組合物12可冷卻並可變得不太流動或熔融。為幫助這種冷卻，可對凹版輥26進行溫度控制。在凹版輥26旋轉並冷卻彈性體組合物12時，彈性體組合物12的粘度可能增加，因此改善從凹版輥26的釋放能力。除冷卻的凹版輥26之外或代替冷卻的凹版輥26，也可使用本領域已知的其它冷卻部件。熔融、流體和/或類流體彈性體組合物12和相對較冷輥之間相互作用的進一步討論可見於2004年3月29日提交的美國專利申請60/557272中。
所得彈性構件24的相對尺寸可以變化，以賦予所得波紋拉伸層壓材料60以特異拉伸性能或幾何形狀。彈性構件24的相對大小、形狀和定向可通過改變印刷裝置14的某些參數和/或構型加以改變。在凹版輥26的情況下，可改變凹版格子30的大小、形狀和定向來影響彈性構件24的相對大小、形狀和定向。同樣，可改變彈性體組合物12的配方來影響彈性構件24的相對大小、形狀和定向。例如，通過利用具有可變體積的格子30的凹版輥26，可改變彈性構件24的基重。再舉一個例子，凹版輥26上格子30的圖案和位置影響所得彈性構件24的形狀。這使得能夠形成多種形式和形狀的彈性構件24，例如，薄膜、開孔薄膜、股線和條等。
彈性構件24的拉伸和恢復性能可不連續(即，性能以分步方式變化)或連續變化。這種分步變化的一個實施例為，將較多彈性體組合物12施用於拉伸需求高的某些彈性構件24部分，而將較少彈性體組合物12施用於拉伸需求要求不高的其它部分。拉伸和恢復性能也可連續以線性或非線性變化。拉伸性能的連續變化可通過格子30的圖案設計取得。例如，以這樣一種方式設計的格子30圖案，格子30的深度沿格子30的長度逐漸減小，從而產生一種沉積的彈性體組合物12量從彈性構件24的一端向另一端不斷降低的印刷圖案。
凹版輥26可與任選的轉移輥34成對。轉移輥34圍繞平行於凹版輥26的旋轉軸的軸線旋轉。轉移輥34可用較柔韌材料製成或用其塗布，如具有55肖氏A硬度的矽氧烷橡膠。轉移輥34可由其表面能高於凹版輥26的材料構成和/或用其塗布，以便彈性體組合物12顯示具有對轉移輥32的優先粘合力。可能期望轉移輥34能夠加熱和/或冷卻。凹版輥26和轉移輥34在輥隙點36相遇。凹版輥26和轉移輥34施加在輥隙點36處的溫度和壓力可控制，以改善彈性構件24形式的彈性體組合物12的釋放能力。
在適合的可替代實施方案中，印刷裝置14可為間接印刷裝置(也稱為橡皮版印刷)。間接施用涉及在移除彈性構件24之前將彈性體組合物12印刷於中間體表面上。例如，凹版膠印可涉及凹版輥26的格子20將彈性體組合物12施用於中間體表面(例如，中間輥或網)，中間體表面可具有優良的熱穩定性。然後中間體表面可將彈性體組合物12傳送到彈性體組合物12可作為彈性構件24移除的點。由於流體或熔融彈性體組合物12，間接印刷裝置允許更寬的操作溫度範圍。具體地講，使用間接印刷方法允許彈性體組合物12有額外時間冷卻，從而形成彈性構件。具體地講，據信間接印刷裝置尤其適用於在顯示具有流體或熔融特性前需要加熱到異常高溫度的彈性體組合物12。雖然在一些實施方案中彈性體組合物12在從印刷輥(例如，凹版輥26)轉移到中間體表面的時候保持一些流體或熔融特性，但預期彈性體組合物12可基本上冷卻和/或固化，以便在從印刷輥(例如，凹版輥26)轉移到中間體表面的時候形成彈性構件24。
移除彈性構件彈性構件24可由重力和/或加工過程中施加的力而從凹版輥26或任何其它印刷裝置上釋放。例如，可通過由支撐輥34施加的粘附力從凹版輥26上拉下彈性構件24。此外，可通過由下遊工序施加的縱向力從凹版輥26上拉下彈性構件24。在這一實施例中，傳送裝置(如傳動輥、偏速輥或將力傳送或施加至彈性構件24的任何其它動力裝置)可位於印刷裝置14的下遊，並可對彈性構件24施加力。由傳送裝置施加的至少一部分力可施加於彈性構件24上，以幫助從印刷裝置14上移除彈性構件24。
在某些實施方案中，可用刮粉刀或起皺刮刀從印刷裝置14上釋放彈性構件24。刮粉刀和起皺刮刀的使用是本領域熟知的，並可選擇其用於本發明所用的特定印刷裝置14。在其它實施方案中，可用氣刀38從印刷裝置14上釋放彈性構件24。從處理輥上移除基底的其它方法是本領域已知的並可使用。
圖1中顯示彈性構件24在沒有支撐下傳送(即，彈性構件24具有足以獨自傳送的拉伸強度和耐磨性)。在其它適合實施方案中，彈性構件24可通過任何網傳送裝置傳送，如皮帶或一系列輥。
應注意到，載體基底，如但不限於非織造纖維網，對本文所述方法的有效起動可能非常必要。這種載體基底作為支撐裝置有利於在整個過程中傳送彈性構件24。可使用有效縱向長度的載體基底；有效長度為在整個過程中傳送彈性構件24以便然後能夠自由形成彈性構件24(即，無需載體基底形成的彈性構件)所必需的長度。
伸長彈性構件參考圖1，可使彈性構件24經過沿第一方向的拉緊，這將使彈性構件24伸長。彈性構件24可伸長到重大損傷點。然而，彈性構件24理想地伸長一個有效量。當與另一種材料層壓時，所得拉伸層壓材料60顯示具有至少一定程度的起皺。在某些實施方案中，彈性構件24伸長至少約50％至約150％。在其它實施方案中，彈性構件24伸長至少約150％至約250％。然而，也可進行超過250％和小於50％的伸長。
伸長彈性構件24可用本領域熟知的方法進行。例如，利用將彈性構件24傳送通過偏速輥可完成縱向的伸長。顧名思義，偏速輥包括以可變速度傳動的一系列輥。圖1圖示說明第一組偏速輥40和第二組偏速輥42。第一偏速輥40形成第一輥隙41。當彈性構件24通過第一輥隙41時，所述輥隙賦予彈性構件24第一速度V1。第二偏速輥42形成第二輥隙43。當彈性構件24通過第二輥隙43時，所述輥隙賦予彈性構件24第二速度V2。當第二速度V2大於第一速度V1時，可賦予彈性構件24張力。張力優選地使彈性構件24以縱向伸長。很明顯，為保持縱向伸長，彈性構件24必須保持第二速度V2，直到與如下提供的基底接合。在其它適合的實施方案中，偏速輥40，42的數目可以變化，並且可全部省略。如果將偏速輥40，42省略，則可通過利用現有的加工組件賦予第一速度V1和第二速度V2達到縱向伸長。例如，在彈性構件24形成期間，通過凹版輥24和轉移輥34的旋轉速度可賦予第一速度V1。通過將基底46接合到如下提供的彈性構件24所用的粘接輥50可賦予第二速度V2。速度的增加致使在形成彈性構件24和接合基底46之間彈性構件24的拉緊和伸長。在其它實施方案中，凹版輥24、偏速輥40，42、粘接輥50和任何其它加工輥可賦予彈性構件24變化的速度。速度逐漸增加可能是期望的，以防止可能因速度突然增加而發生的彈性構件24重大破損。
通過使彈性構件24經過本領域技術人員已知的霍普山(Mount Hope)輥、拉幅架、斜角惰輪、斜角輥隙、板條鋪展輥、邊緣牽引纖網拉伸器等，可完成彈性構件24的橫向伸長。例如，通過使用一個或多個邊緣牽引輥可完成橫向伸長。邊緣牽引輥形成了可通過其送入彈性構件24的輥隙點。邊緣牽引輥可從彈性構件24移動的縱向路徑向外傾斜。傾斜產生拉緊和伸長彈性構件24的橫向力矢量。偏離縱向的傾斜角可以變化以賦予不同大小的橫向力矢量。使用一系列邊緣牽引輥可優選地使彈性構件24達到所需長度。此外，一系列邊緣牽引輥可允許漸進伸長彈性構件，以便防止強加的劇烈網狀應變和彈性構件的可能性破壞。對橫向伸長的進一步討論可存在於2004年10月15日以Arman Ashraf的名義提交的美國專利申請號＿＿＿中(代理檔案號9798)。
通過縱向伸長技術和橫向伸長技術的結合，可在彈性構件24平面內沿橫向和縱向以外的方向伸長彈性構件24。縱向伸長力和橫向伸長力的這種組合可產生有效力矢量和。在一些情況下，力矢量可在縱向或橫向以外的方向上。得到的波紋拉伸層壓材料60可顯示具有雙軸拉伸及恢復，這是在兩個正交方向上拉伸和恢復的能力。
接合基底將彈性構件24接合到第一基底46。第一基底46可以基本連續的方式(即，在加工過程的正常操作期間連續供給的纖維網)例如從原料供應輥提供。第一基底46可具有第一表面45和第二表面47。適合的第一基底46可包括薄膜、針織織物、織造纖維網、非織造纖維網、層壓材料、或它們的組合。在某些實施方案中，第一基底46為一種纖維基底，如包括聚烯烴纖維和/或纖絲的可延展非織造纖維網。第一基底46也可為一種包括纖維基底的層壓材料，如非織造薄膜層壓材料，所述材料例如可用作一次性尿布、訓練褲、成人失禁產品等的外覆蓋件。在其它實施方案中，第一基底46可通過在線形成來提供。在這種實施方案中，方法10可配備有製造第一基底46的成形工位。產生第一基底46如薄膜、針織織物、織造纖維網、非織造纖維網、層壓材料或它們的組合的方法是本領域熟知的。例如，第一基底46可包括含紡粘纖絲的非織造纖維網；可利用紡粘擠出工位提供第一基底46。
第一基底46和彈性構件24可彼此粘結。通常，彈性構件24可粘結到第一基底46的一個表面上。第一基底46和伸長的彈性構件24的粘結可用本領域熟知的多種粘結方法進行，例如粘合劑、熱、機械、超聲波粘結。粘結可相對連續或間斷。相對連續粘結意味著第一基底46和彈性構件24在第一基底46和彈性構件24之間的公共界面的基本所有的一個或多個維度上粘結在一起。間斷粘結則意味著第一基底46和彈性構件24粘結在一起，具有一個或多個不連接的單獨、離散粘結，或具有無粘結敞開區域的粘接形式。如圖1所示，可使用第一粘合劑塗布器48進行粘結。粘合劑塗布器48施用有效量的粘合劑，以使第一基底46和彈性構件24接合。粘合劑可施用於第一基底46、彈性構件24或二者之上。
可通過粘結輥50以面對面的關係將第一基底46和彈性構件24集中在一起。粘結輥50可形成藉以使第一基底46和彈性構件24接觸並可壓縮的粘結輥隙51。壓縮可改善粘合劑鋪展和/或滲入彈性構件24和/或基底46，因此提供較強的粘合劑粘結。在熱機械粘結的情況下，粘結輥50可通過加熱和/或壓力以使基底46和彈性構件24熔合來賦予粘結。在某些實施方案中，彈性構件24可顯示具有足夠的殘餘粘合特性，因此不必使用粘合劑。然而，即使彈性構件24顯示具有足夠的殘餘粘合特性，仍可使用粘合劑。
在其它適合的實施方案中，可將不只一個基底接合到彈性構件24上。基底46可包括薄膜、針織織物、織造纖維網、非織造纖維網、層壓材料、或它們的組合。在某些實施方案中，基底46為一種纖維基底，如包括聚烯烴纖維和/或纖絲的可延展非織造纖維網。基底46也可為一種包括纖維基底的層壓材料，例如非織造薄膜層壓材料，所述材料例如可用作一次性尿布、訓練褲、成人失禁產品等的外覆蓋件。在其它實施方案中，基底46可由在線形成來提供。例如，本發明的方法可配備有產生基底46的成形工位。產生第一基底46如薄膜、針織織物、織造纖維網、非織造纖維網、層壓材料或它們的組合的方法是本領域熟知的。基底與彈性構件24的相對定位有很多種。多個基底(見圖2)和彈性構件24的粘結可用本領域熟知的多種粘結方法進行，例如粘合劑、熱、機械、超聲波粘結。粘結可相對連續或間斷。在某些實施方案中，彈性構件24可顯示具有足夠的殘餘粘合特性，因此不必使用粘合劑。然而，即使彈性構件24顯示具有足夠的殘餘粘合特性，仍可使用粘合劑。
一種結合多個基底的方法的實施例顯示於圖2中。圖2與圖1中所示的方法類似。第一基底46和第二基底46′可以面對面的關係與其之間的彈性構件24接合。可使用第二粘合劑塗布器48施用有效量的粘合劑，以使第二基底46和彈性構件24接合。可將粘合劑施用於第一基底46、第二基底46、彈性構件24、或它們的組合。
參考圖1和2，從彈性構件24上移除伸長拉力時得到波紋拉伸層壓材料60。由方法10得到的波紋拉伸層壓材料60在至少一個方向顯示具有拉伸和恢復性質。可在橫向、縱向和/或一些其它合成方向顯示具有拉伸和恢復性質。可對彈性構件24或所得波紋拉伸層壓材料60進行附加處理，如冷卻、擠壓(例如穿過一對壓送輥之間)、交聯、固化(例如，通過化學、熱、輻射方法)、加熱、環軋制以及它們的組合，以增強層壓材料60的彈性和機械性能。
如圖3a和3b所示的波紋拉伸層壓材料60由如上所述的設備和方法產生。圖3a為波紋拉伸層壓材料60處於恢復狀態沿縱向的放大截面圖，其中張力已從彈性構件24上釋放。第一基底46可收緊和縮短，以便在所得波紋拉伸層壓材料60中產生多個皺褶62。皺褶62為在波紋拉伸層壓材料60中交替的不規則隆起和凹谷。
一旦張力64置于波紋拉伸層壓材料60上，皺褶62可使基底46能夠與彈性構件24一起至少延展到達到力牆的點，這大約在皺褶62變平並且基底46需要顯著力才能進一步伸長的位置，如圖3b所示。當應變移除時，彈性構件24可恢復並向其初始、松馳長度回縮。此收縮重新建立了波紋拉伸層壓材料60的皺褶62。
在製造包括自由成形印刷彈性構件的波紋拉伸層壓材料的本發明另一個實施方案中，為了形成彈性構件，可使用多個印刷裝置來施用相同或不同的彈性體組合物。在如圖4所示的一個適合的實施方案中，波紋拉伸層壓材料460可使用形成彈性構件424、424′的兩個印刷裝置414、414′來形成。
第一彈性體組合物412可由第一遞送裝置416遞送到第一印刷裝置414。第一遞送裝置416為任何供應一定量第一彈性體組合物412到第一印刷裝置414的裝置，並且包括以前所討論的那些遞送裝置。可在本實施方案中使用多種如以前討論的本領域熟知的印刷技術和裝置。第一彈性構件424可通過重力、加工過程中施加的力、起皺刮刀、氣刀或本領域已知的其它方法從印刷裝置414上釋放。
第二彈性體組合物412可由第二遞送裝置416遞送到第二印刷裝置414。第二遞送裝置416為任何供應一定量第二彈性體組合物412到第二印刷裝置414的裝置，並且包括以前所討論的那些遞送裝置。可在本實施方案中使用多種如以前討論的在本領域熟知的印刷技術和裝置。第二彈性構件424可通過重力、加工過程中施加的力、起皺刮刀、氣刀或本領域已知的其它方法從印刷裝置414上釋放。
第一和第二彈性體組合物412、412可為相同或不同的配方、形狀或狀態。在一些實施方案中，第一和第二彈性構件424、424在性質上可不同，如彈性、熔融粘度、形狀、圖案、添加量、以及它們的組合。
第一彈性構件和第二彈性構件424、424可經過拉緊，拉緊使第一彈性構件和第二彈性構件424、424伸長。第一彈性構件和第二彈性構件424、424可伸長到重大損傷點。然而，第一彈性構件和第二彈性構件424、424典型伸長一個有效量，以使所得波紋拉伸層壓材料460顯示具有至少一定程度的起皺。可使用相同或不同的拉伸技術來拉緊第一和第二彈性構件424、424。在某些實施方案中，第一和第二彈性構件424、424伸長至少約50％至約150％。在其它實施方案中，彈性構件424伸長至少約150％至約250％。然而，也可進行超過250％和小於50％的伸長。第一和第二彈性構件可具有相同或不同程度的伸長。拉緊和伸長處理纖維網的方法是本領域熟知的，並且先前已經描述。圖4顯示正由一組偏速輥440、442伸長的第一彈性構件424和正由另外一組偏速輥440、442伸長的第二彈性構件424。儘管圖4顯示正由不同的伸長裝置(例如，偏速輥)伸長的第一和第二彈性構件424、424，但在某些實施方案中，第一和第二彈性構件424、424可由單個伸長裝置伸長(例如，第一和第二彈性構件424、424可一起傳送通過一組偏速輥)。
第一基底446可以基本連續方式提供(即，在加工過程正常操作期間連續供應纖維網)。適合的第一基底446已在前面討論，並可包括薄膜、針織織物、織造纖維網、非織造纖維網、層壓材料、或它們的組合。第一基底446和彈性構件424可彼此粘結。第一基底446和彈性構件的間斷和/或連續粘結可用本領域熟知的多種粘結方法進行，例如粘合劑、熱、機械、超聲波粘結。在如圖4所示的一些實施方案中，可使用由粘合劑塗布器448遞送的粘合劑進行粘結。粘合劑塗布器448施用有效量的粘合劑，以防止在所得波紋拉伸層壓材料460正常使用條件下第一基底446和彈性構件424分層。粘合劑可施用於第一基底446、彈性構件424或二者上。可用粘結輥450形成藉以使第一基底和彈性構件接觸並可壓縮的粘結輥隙。壓縮可改善粘合劑鋪展和/或滲入彈性構件424和基底446，因此提供較強的粘合劑粘結。在某些實施方案中，彈性構件424可顯示具有足夠的殘餘粘合性質，因此不必使用粘合劑。然而，即使彈性構件424顯示具有足夠的殘餘粘合性質，仍可使用粘合劑。
在某些實施方案中，第一和第二彈性構件424、424可以多種構型接合到第一基底446。例如，第一和第二彈性構件424、424可離散地隔開，以使第一和第二彈性構件424、424不交疊。作為另一個實施例，第一和第二彈性構件424、424可交疊或相互關連。
波紋拉伸層壓材料460由將彈性構件424、424粘結至第一基底446而產生。從圖4所示方法得到的波紋拉伸層壓材料460在至少一個方向上顯示具有拉伸和恢復性質。可對彈性構件424、424′或所得波紋拉伸層壓材料460進行附加處理，如冷卻、擠壓(例如穿過一對壓送輥之間)、交聯、固化(例如，通過化學、熱、輻射方法)、加熱、環軋或它們的組合，以增強層壓材料460的彈性和機械性能。
彈性體組合物有多種彈性組合物可適用於本發明。這些適合的彈性體組合物包括熱塑性彈性體，其可為均聚物(例如，聚異戊二烯)、嵌段共聚物、無規共聚物、交替共聚物和接枝共聚物的形式。彈性體組合物可包含按重量計約20％至約100％的熱塑性彈性體。適合的熱塑性彈性體可選自包括以下物質的組聚乙烯基芳烴、茂金屬催化的聚烯烴、聚酯、聚氨酯、聚醚醯胺，以及它們的組。優選的彈性體組合物包括乙烯基芳烴嵌段共聚物。嵌段共聚物包括多種變體，如二嵌段、三嵌段、四嵌段或具有至少一個乙烯基芳烴嵌段的其它多嵌段共聚物。示例性乙烯基芳烴嵌段共聚物包括苯乙烯-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、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯等。市售苯乙烯嵌段共聚物包括購自Shell ChemicalCompany，Houston，TX的KRATON；購自Kuraray America，Inc.，NewYork，NY的SEPTON；和購自Dexco Chemical Company，Houston，TX的VECTOR。市售茂金屬催化的聚烯烴包括購自Exxon ChemicalCompany，Baytown，TX的EXXPOL和EXACT；購自Dow ChemicalCompany，Midland，MI的AFFINITY和ENGAGE。市售聚氨酯包括購自Noveon，Inc.，Cleveland，OH.的ESTANE。市售聚醚醯胺包括購自Atofina Chemicals，Philadelphia，PA的PEBAX。市售聚酯包括購自DuPont de Nemours Co.，Wilmington，DE的HYTREL。
彈性體組合物還可包含加工助劑和/或加工油。這些助劑和/或油可用來調節所述組合物的熔融粘度。它們包括常規加工油如礦物油，以及其它衍生自石油的油和蠟，如石蠟油、環烷油、凡士林、微晶蠟、石蠟或異鏈烷烴蠟。合成蠟如費託蠟，天然蠟如鯨蠟、巴西棕櫚蠟、地蠟、蜂蠟、小燭樹蠟、純地蠟、西班牙草蠟、小冠椰子蠟、雷索蠟(rezowax)，和其它已知的礦物蠟，也適用於本發明。烯烴或雙烯烴低聚物和低分子量樹脂也可用於本發明。低聚物可以是重均分子量在約350和約8000之間的聚丙烯、聚丁烯、氫化異戊二烯、氫化丁二烯等。
在一個實施方案中，可使用相變溶劑作為加工助劑。它可摻入彈性體組合物中以降低熔融粘度，使組合物可在175℃或更低的溫度下加工，而基本上不損害組合物的彈性和機械性能。典型地，相變溶劑在約40℃至約250℃的溫度範圍內顯示具有相變。相變溶劑具有通式(I)R』-Ly-(Q-Lx)n-1-Q-Ly-R；(II)R』-Ly-(Q-Lx)n-R；(III)R』-(Q-Lx)n-R；(IV)R』-(Q-Lx)n-1-Q-Ly-R；(V)R』-(Q-Lx)n-1-Q-R；或它們的混合物；其中Q可為取代或未取代的雙官能芳族部分；L為CH2；R和R』相同或不同並獨立地選自H、CH3、COOH、CONHR1、CONR1R2、NHR3、NR3R4、羥基或C1-C30烷氧基；其中R1、R2、R3和R4相同或不同並獨立地選自H或衍生自C1-C30的線性或支鏈烷基；x為1至30的整數；y為1至30的整數；n為1至7的整數。相變溶劑的詳細公開內容可見於2003年7月2日提交的美國專利申請10/429432中。
此外，彈性體組合物還可包含穩定劑等。例如，穩定劑可包括抗氧化劑和抗光劑。適合的抗氧化劑包括位阻酚醛塑料。適用於本發明彈性體組合物的市售抗氧化劑為購自Ciba Specialty Chemicals North America，Tarrytown，NY的IRGANOX 1010。適合的抗光劑包括阻胺抗光劑。市售的抗紫外光劑為TINUVIN 123，也購自Ciba Specialty Chemicals NorthAmerica。
在某些實施方案中，彈性體組合物也可包含改性樹脂。改性樹脂尤其可用於其中熱塑性彈性體為嵌段共聚物的彈性體組合物。適合的改性樹脂應優選地與熱塑性彈性體的軟嵌段結合或相混合。改性樹脂應具有足夠高的平均分子量。適合的改性樹脂包括低分子量彈性體和/或以上熱塑性彈性體的彈性體前體，以及任選的交聯劑、或它們的組合。可用於本發明的改性樹脂包括但不限於未氫化的C5烴樹脂或C9烴樹脂、部分和完全氫化的C5烴樹脂或C9烴樹脂；脂環族樹脂；萜烯樹脂；乙烯基芳烴樹脂；聚苯乙烯和苯乙烯低聚物；聚(叔丁基苯乙烯)或其低聚物；松香和松香衍生物；香豆酮茚；聚環戊二烯和其低聚物；聚甲基苯乙烯或其低聚物；酚醛樹脂；茚聚合物、低聚物和共聚物；丙烯酸酯和甲基丙烯酸低聚物、聚合物或共聚物；它們的衍生物；以及它們的組合。「C5烴樹脂」和「C9烴樹脂」公開於美國專利6,310,154中。彈性體組合物可包含按重量計約0％至約60％的改性樹脂。
在一個特定實施方案中，可如2003年7月1日以Ashraf等人名義提交的共同未決的美國專利申請10/610605中所述配製所述彈性體的彈性體。所述彈性體組合物包括具有至少一個硬嵌段和至少一個軟嵌段的彈性體嵌段共聚物、大分子光引發劑、加工油和任選包含這種前體的熱塑性聚合物和/或交聯劑。低分子量彈性體或彈性體前體的重均分子量介於約45,000和約150,000之間。
適用於以上公開方法的彈性體組合物可顯示具有由熔融粘度測試測定的寬範圍的熔融粘度。如以下提供的實施例和圖5所示，熔融粘度超過10,000Pa·s明顯可行。本領域的技術人員應認識到，較小粘度(即，小於10,000Pa·s)的彈性體組合物對於本性方法同樣可行。因此應了解，每個粘度和粘度範圍都應象此粘度或粘度範圍明確於本文中表述一樣被包括在內。
適用於本發明的彈性體組合物形成彈性的彈性體構件，無需進一步處理。這些彈性體組合物一般不包括任何沸點低於150℃的揮發性溶劑。然而，當彈性體組合物已被施用於基底上之後，可使用後處理來提高或增強所得彈性體構件的彈性和其它性質，包括強度、模量等。典型地，後處理通過如冷卻、加熱、交聯、化學固化、熱固化、輻射固化、輥壓以及它們的組合的方法將彈性體組合物轉變成彈性體構件。
實施例適合的彈性體組合物可通過共混不同量的以下物質製備苯乙烯彈性體共聚物，如Vector4211，一種購自Dexco Company，Houston，TX的苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)；購自Dexco Company，Houston，TX的低分子量SIS(LMW S-I-S)；Septon4033，一種苯乙烯-乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)，購自Septon Company，America，Pasadena，TX；乙烯基芳烴樹脂，如聚苯乙烯PS3900，購自Nova Chemical，Inc.MoonTownship，PA；大分子光引發劑，購自National Starch Chemicals，Bridgewater，NJ；和礦物油，如Drakeol，購自Penreco，Houston，TX。
將適量的各組分(以彈性體組合物的重量百分比計)加入用於同時混合和印刷的雙螺杆擠出機中。在另一種方法中，將彈性體組合物預混成單一的丸粒材料。McHenry，IL的GLS Corporation為一個適合進行此操作的混合廠家。可擠出單一的丸粒材料用於印刷。
適用於本發明的彈性體組合物的實施例顯示於表1中。各組分的適合量被表示為佔總彈性體組合物的重量百分比。在表l提出的配方中未顯示僅以少量存在的添加劑，包括例如抗氧化劑和遮光劑。可用於本發明的彈性體組合物典型包含約0.5％重量的抗氧化劑、約0.3％重量的抗光劑和約3.0％重量的二氧化鈦。
表1彈性體組合物(重量百分比)
測試方法熔融粘度測試使用一個包含25mm直徑和1.5mm厚度圓形插件的152mm×152mm鋁模壓板製備熔融粘度測試用的圓盤。將約3.0克彈性體組合物(例如，實施例1、2或3)放入置於一片Teflon上的25mm插件中。將另一片Teflon放在樣品/鋁板的頂部上。將一個含加熱板的壓力機，如Hydraulic Unit Model#3925，購自Carver，Inc.，Wabash，IN，或者另一個類似的壓力機，預熱到足以熔融彈性體組合物或導致彈性體組合物流動的所需溫度。一般從150℃最多至275℃的溫度是足夠的。將模子與Teflon片一起放入Carver壓力機大約一分鐘，然後封閉Carver壓力機並且施加約68.95MPa(10,000Psi)的壓力大約20秒鐘。釋放壓力，並從模子中取出樣品盤。檢查樣品盤(例如，在標準照明條件下用肉眼檢查，不使用標準校正透鏡)的缺陷，例如氣泡。有缺陷存在的樣品不能進行測試。然而可將樣品重新預熱和重新加壓，以去除缺陷。
測量彈性體組合物的熔融粘度可使用AR1000N流變儀，購自TAInstruments，New Castle，DE，或者類似的流變儀。AR1000N可配備環境溫度室(ETC)、25mm硬陽極化(HA)平行鋁板和氮氣淨化裝置。流變儀可連接電腦，電腦裝有控制測試條件、記錄實驗數據並進行必要分析的軟體。適於與流變儀連接的電腦為Dell Optiplex GX260 Pentium 4電腦，其裝有Microsoft Windows XP專業版作業系統。適用的軟體包括，RheologyAdvantage Instrument Control AR，產品版本4.0.1，文件版本4.0.17；和Rheology Advantage Data Analysis，產品版本4.0.23，文件版本4.0.23，兩種軟體均購自TAInstruments。儀器的校正、樣品處理和操作可按照製造商的操作步驟進行，操作步驟以電子版本提供給上面提到的特定產品版本和文件版本。對製造商操作步驟的修改如本文所公開。
將樣品放在流變儀具有1.5mm板間初始間隙的兩塊25mm直徑平行板之間。將樣品室加熱到150℃，直到其平衡並且樣品達到150℃。使間隙減小到1.0mm。在以下所述的溫度掃描測試下測量熔融粘度開始溫度150℃
最終溫度300℃溫度遞增5℃應變5.
頻率1弧度/秒Log模式間隙-1000μm在掃描期間，溫度變化和數據收集均遞增進行。將樣品室加熱到規定溫度(例如，150℃，155℃，160℃等等至300℃)。一旦樣品達到規定溫度，進行1分鐘延遲，然後收集數據。加熱樣品室，以便樣品室溫度以5℃遞增升高，並重複此過程。對實施例1、2和3得到的數據顯示於圖5粘度(Pa·s)作為溫度(℃)函數的曲線圖中。
用本發明方法得到的波紋拉伸層壓材料的適合用途包括在一次性製品內使用。示例性一次性製品包括尿布、訓練褲、成人失禁製品、衛生巾、象手套、圍裙、工作服、短襪之類的衣服等。示例性一次性製品構造一般性描述於美國專利3,848,594；3,860,003；4,662,875；4,846,815；4,894,060；4,946,527；5,151,092；5,221,274；5,554,145；5,569,234；5,580,411；6,004,306和6,432,098以及美國專利申請10/764,850中。在這些專利和專利申請中描述的一次性製品可包括需要彈性區域的多種元件。這些元件包括，例如耳部、腿箍、腰帶、後片、前片、側片、頂片、扣緊系統(例如，帶突出部、鉤環扣緊組件、聯鎖扣件如突出部和狹槽、扣環、紐扣、按扣和/或具有相反性質的扣緊組件與任何其它已知扣緊部件)、以及它們的組合。彈性區域可包括由本發明方法製造的波紋拉伸層壓材料。此外，美國專利申請60/557,288描述了一種包括至少一個拉伸區域的吸收製品，其中拉伸區域包括一種彈性體組合物。由本發明得到的波紋拉伸層壓材料可用於提供這種拉伸區域。
發明詳述中所有引用文獻的相關部分均引入本文以供參考；任何文獻的引用並不可理解為是對其作為本發明的現有技術的認可。
儘管已用具體實施方案來說明和描述了本發明，但對於本領域的技術人員顯而易見的是，在不背離本發明的精神和保護範圍的情況下可作出許多其它的變化和修改。因此，有意識地在附加的權利要求書中包括屬於本發明範圍內的所有這些變化和修改。
權利要求
1.一種用於製造波紋拉伸層壓材料的方法，其特徵在於所述方法包括以下步驟a)加熱第一彈性體組合物，以使第一彈性體組合物成為流體或熔融；b)將第一彈性組合物塗布於印刷裝置上；c)從印刷裝置上移除第一彈性構件；d)沿第一方向伸長第一彈性構件；和e)將第一彈性構件接合到第一基底上以形成所述波紋拉伸層壓材料。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述塗布第一彈性體組合物的步驟是通過印刷裝置直接或間接執行的，所述印刷裝置選自由下列組成的組印刷輥、印刷網、凹版輥、凹版網、印刷篩網、平版輥、凸版輥、逆轉輥、刮刀塗輥、凹口刮刀塗輥、其膠印變體、以及它們的組合。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述方法還包括以下步驟a)加熱第二彈性體組合物，以使第一彈性體組合物成為流體或熔融；b)將第二彈性組合物塗布於第二印刷裝置上；c)從第二印刷裝置上移除第二彈性構件；d)沿第二方向伸長第二彈性構件；和e)將第二彈性構件接合到第一基底上；其中所述第一彈性構件和所述第二彈性構件優選地在性質上不同，所述性質選自由下列組成的組彈性、熔融粘度、形狀、圖案、添加量、配方、以及它們的組合。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述彈性構件的伸長通過選自以下組成的組的裝置進行霍普山輥、偏速輥、拉幅架、斜惰輪、斜輥隙、板條鋪展輥、邊緣牽引纖網拉伸器、以及它們的組合。
5.如權利要求1所述的方法，所述方法還包括將彈性構件接合到第二基底上以形成所述波紋拉伸層壓材料的步驟。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述彈性體組合物在175℃時顯示具有50Pa·s至超過10,000Pa·s的熔融粘度。
7.如權利要求1所述的方法，其中所述彈性體組合物包含a)約20％至約100％重量的熱塑性彈性體，所述熱塑性彈性體為具有至少一個包含乙烯基芳烴的硬嵌段和至少一個包含二烯的軟嵌段的嵌段共聚物；b)約0％至約60％重量的加工油；和c)約0％至約60％重量的至少一種乙烯基芳烴樹脂。
8.如權利要求1所述的方法，其中所述方法還包括將波紋拉伸層壓材料接合到吸收製品的一個或多個彈性化區域的步驟。
9.如權利要求1所述的方法，其中所述彈性構件為選自由下列組成的組的形式薄膜、開孔薄膜、股線、條帶、或它們的組合。
10.如權利要求1所述的方法，其中執行從印刷裝置上移除彈性構件的步驟，使得彈性構件為自支承的[即，不需要支承帶、網或滾筒]。
全文摘要
一種製造波紋拉伸層壓材料(60)的方法，所述方法包括以下步驟將第一彈性體組合物(12)遞送到印刷裝置(14)以形成彈性構件(24)；從印刷裝置上移除彈性構件；將彈性構件沿第一方向伸長；將彈性構件接合到第一基底(46)上；並且允許彈性構件恢復以形成波紋拉伸層壓材料。
文檔編號A61F13/15GK101039804SQ200580035211
公開日2007年9月19日 申請日期2005年10月14日 優先權日2004年10月15日
發明者阿爾曼·阿什拉夫 申請人:寶潔公司