用作環式緊固件部件的層壓件的製作方法

2023-07-18 15:16:26 3

專利名稱：用作環式緊固件部件的層壓件的製作方法
背景技術：
發明領域本發明涉及複合材料，這種材料能設計成用作透氣的阻擋層，且特別適用作鉤-環型的緊固件的部件，後者典型的有VELCROINTERNATIONAL曾廣泛銷售而現今可從多種來源購到的，可用作從鞋帶到高爾夫球手套以及需要作非永久性連接的許多其他用途。這類緊固件基本上包括鉤件與環件，它們當壓合時以纏結的方式抵抗剪切力，但當在所需水平的剝離力作用下則可分開。這些部件的設計已變得十分精巧，並已通過改變例如鉤的形狀、尺寸與撓性這類因素以及環的類似的這類特點而拓寬其性質。對於許多低成本的應用，例如用作尿布和成人失禁衣著等一次性製品上的緊固件，必須開發廉價的製造技術和材料來用於這類緊固件，而這類緊固件則應滿足性能要求。特別是在這種環件又用作背片材料時，為舒適起見極其希望它能透氣，同時也希望它能用作防漏的阻擋層。本發明提供了膜料與非織造織物的複合材料，用作特別適合上述這類一次性產品的理想環式緊固件部件。
背景技術：
這裡所述的技術有著眾多的涉及一次性製品如一次性尿布等所用鉤-環型緊固件以及這類緊固件所用部件的參考文獻。舉例來說，可以參見授予Jackson等人的共同轉讓的美國專利NO.5614281，其中提供了許多背景信息，因而將其整體內容綜合於此供參考。其他的環式緊固件材料例如描述於以下各美國專利中NO.4761318(Ott等人)、NO.5032122(Noel等人)、NO.5326612(Goulait)、NO.5595567(King等人)以及NO.5647864(Allen等人)。簡單地說，特別經濟的環件可以用例如紡粘法等非織造技術製成。在絲沒有相互粘合的粘合點之間形成較大的織物區域，而能用來與互補的鉤件接合。非織造織物中的因素例如粘合點的構型、個數和覆蓋面積以及所選擇的特定鉤件的因素，都可以在指定的成本範圍內變化以實現所需水平的剝離強度和其他性質。此外，非織造物和/或鉤件所用聚合物或其他組份的選擇在具體的應用中也會影響緊固件的性能和/或成本。仍然需要有這樣的環式緊固件，它能具有例如適當的剝離強度、剪切強度與可再緊固性以及阻擋層等特定性質，而在需要時還能具有可用作一次性製品的背片組件且成本合理的透氣功能。具有布類屬性的透氣的阻擋材料的其他用途，如外科用罩衣與窗簾等則是內行的人士所熟知的。
發明概述本發明針對非織造物與膜層的複合材料，這種複合材料具有許多使其特別適用於用作環式緊固件部件的性質，此部件則包括膜層和預粘合層的層壓件，其中以層壓件的粘合點相互分開並同預粘合的非織造織物的粘合位置相分開，而在此層壓件的這種粘合位置之間則餘留有粘合和未粘合的絲或纖維。為了改進作為個人貼身製品如一次性尿布的背襯件的舒適性和實用性，所述層壓件例如可以是透氣的，溼汽透過率高於約100g/m2/24小時，同時可以具有至少50mbar的液位差值。在與互補的鉤件使用時，由上述複合材料形成的環式緊固件能在貼身產品的背片上任何地方形成緊固，並能在一段時間內和多次的開與合循環中具有一致的可再緊固性，因而能適用於多種一次性的和有限制的應用。上述非粘合層包含均勻或不均勻的粘合印痕組成的粘合花紋，它們在任何100cm見方的非織造物表面上都形成有至少70％的非粘合區。此外，這樣的粘合頻率提供的花紋密度為約50～約200粘合點/英寸2，覆蓋面積約5％～約30％，最好約10％～約25％。所述膜層則取多層或共擠壓的結構，帶有顯露的軟的無定形聚合物層，或者是單層形式，而在任一種情形下則主要是有微孔但不透液體的阻擋層，舒適且可與非織造物匹配。例如，可以利用無定形聚合物的性質通過加熱和加壓來形成層壓件，這或者取多層膜的實施形式，或者是在單層膜的實施形式中作為分別施加的粘合層。選擇獨立的層壓件粘合花紋，使得在此層壓件粘合點之間的區域包含有分離開的非織造物粘合點，它們將此非織造物表面上的纖維或絲進一步結成整體。例如，層壓件粘合花紋可以佔小於層壓件表面面積50％而最好是小於其30％的覆蓋面積，並且可以取均勻或非均勻的形狀和/或構型，且其數目一般顯著地少於非織造物的預粘合點數。為了在上述環件的應用中改進鉤件的布狀美觀特性和接合性，可以在層壓到非織造物上之前通過拉伸膜料而形成回縮的層壓件，然後允許此層壓件松馳或回縮，而在膜料和非織造物的保持固定結合的粘合區之間形成柔軟的/高度膨鬆的非織造物-膜料層壓件。本發明還包括用來製造這種複合材料的方法。
詳細說明定義下面用到的詞除非上下文要求不同的意義或表I為不同的意義，都具有特定的意義；此外，除非另有說明，詞的單、複數不加區別而可以互指。
「非織造物」指纖維或絲的這樣的織物，它是由針織或織造以外的方法形成，在這些纖維或絲的某些或全部之間包含有粘合點，它們例如可以由加熱、粘合劑或機械方式形成為纏結件。
「纖維」指限定長度的細長絲，例如將連續單紗切成2～5cm段而形成的短纖維。纖維的集合可以具有相同或不同的長度。
「絲」指一般連續的單紗，其具有較大的長度對直徑比例如為1000或更大的長度對直徑比。
「紡粘織物」是指熔融擠壓聚合物成為單紗所形成的絲的非織造織物，這裡的單紗通常由高速空氣驟冷和拉伸，以增強集中到成形面上的紗，而後常常通過按花紋形式的加熱和加壓使其粘合。紡粘工藝例如描述於下述美國專利號NO.4340563(Appel等人)、NO.3802817(Matsuki等人)、NO.3692618(Dorschner等人)，進一步的細節可參考它們。
「環」指非織造織物中至少是一根纖維或絲與其他的纖維或絲所分開的區域，且包括但不限於同一纖維或絲本身相交的構型，即不必形成例如完整的圓形或卵形。
「互補鉤」指適用於機械式固接件部件並具有凸起的輪廓、高度、密度、幾何形狀和取向的結構得以可釋脫地接附於本發明的環式緊固件材料上，並能提供所需水平的鉤剝離和剪切強度性質。這種凸起的輪廓並不需形成「鉤」而是可以具有其他的構型，例如蘑菇形。適用的鉤材料例如可以是單向的或雙向的，且通常包括約16～約620鉤/cm2而鉤的高度為約0.00254cm～約0.19cm。它們例如可以購自Velcro International of Manchester，NH。和3M of St.Paul，MN。
「無定形聚合物」當在此用來描述作為多層膜組件或獨立施加的層的粘合層時，是指熱塑性聚合物如某些聚烯烴，其密度為約0.85～約0.89，以及低的例如小於約30％的結果如常用作粘合劑組份且具有有限熱熔體性質。
「熱點粘合」涉及到使待粘合的纖維的織物或織幅通過加熱的軋輥和砧輥之間。軋輥以某種方式形成花紋，以使整個織物不在其整個表面上粘合。結果，出於功能和美觀的原因，已為軋輥開發了多種花紋。內行的人士當知，粘合面積百分數必須以近似的程度描述或用範圍描述，因為粘合銷通常為錐形而隨時間磨損。內行的人士同樣可知，涉及到銷/英寸2和粘合點/英寸2時，它們多少是可換的，這是因為砧銷在襯底上所形成的粘合點與此砧上的銷實質上有相同的尺寸和表面關係。對於非織造織物，有關花紋的一個例子是Hansen-Pennings或「H P」花紋，如授予Hansen與Pennings的美國專利NO.3855046所述。它有約30％的粘合面積帶有約200粘合點/英寸2。這種H P花紋具有方形的點或銷的粘合區，其中各個銷可以有例如0.038英寸(0.965mm)的側邊尺寸，形成了具有約30％粘合面積的花紋。另一種典型的點粘合花紋是展開的Hansen與Pennings或「EHP」粘合花紋，它產生約15％-18％的粘合面積，可以具有側邊尺寸例如為0.037英寸(0.94mm)的方形銷，銷密度約為100銷/英寸2。另一種典型的稱作為「714」的點粘合花紋具有方形的銷粘合區，其中例如對於15％-20％的粘合面和約270銷/英寸2，各個銷可以具有0.023英寸的側邊尺寸。其他的一般花紋包括「Ramish」鑽石花紋呈重複的鑽石形，其具有粘合面積為8％-14％以及52銷/英寸2；還包括如這一名稱所示的金屬絲網花紋外觀，亦即類似於窗紗形狀且具有粘合面積15％-20％和302銷/英寸2。通常，百分粘合面積有很廣的變化，從織物層壓件織幅的面積的約10％至約30％，同時銷/英寸2的數目也可以有廣大範圍的變化。粘合花紋構型的組合實際並無限制，但要選擇適用於本發明的粘合花紋。為此，粘合面積為約5％-約30％而最好是約10％-約25％，而銷密度為約50-200％銷/英寸2而最好約75-約125銷/英寸2。這裡所用的詞「預粘合」非織造織物是指業已用依據上述參數確定的花紋粘合的。正如本技術中周知的，這種點粘合使層壓件的各層保持到一起，並通過各層中粘合的絲和/或纖維賦予各個單獨層以整體性。
用於將預粘合的非織造織物粘合到或層壓到膜上的層壓件粘合裝飾花紋的例子是圖5與圖6所示的C星形和微型物圖象。這裡的C星形花紋具有橫向的條或燈芯絨的圖樣為流星截斷；且一般具有約17％的百分粘合面積；而微型物花紋(同樣示明於1995年3月28日授予Uitenbroek等人的共同轉讓的美國設計專利NO.356688中)具有約12％-約20％的百分粘合面積。
試驗程序液位差織物阻液性的一種測度是液位差。液位差試驗確定預定量的液體通過織物之前的織物能支承的水的高度(以mbar表示)。有較高的液位差讀數的織物表明它比具有較低液位差的織物能較好地阻擋液體的滲透。液位差試驗是根據聯邦試驗標準191A，方法5514進行。
抓樣張力試樣此抓樣張力試驗用來測量織物在單向應力作用下時的斷裂強度和伸長率或應變。這項試驗是有關技術中周知的，根據聯邦試驗法標準191A中方法5100的規程。所得結果表示為斷裂時的磅數或克數和斷裂前的百分伸長率。較高的數值表示較強，可拉伸得較長的織物。「載荷」一詞是指張力試驗下斷裂或扯斷試樣所需的最大載荷或力，以重量單位表示。「總能量」一詞是指相對於伸長率曲線在載荷下的總能量，以重量-長度單位表示。「伸長」一詞是指試樣在張力試驗下長度的增加。此抓樣張力試驗採用兩個夾具，每個夾具有兩個爪，各個爪有一面與試樣接觸。這兩個夾具將試樣保持於同一平面上，通常取垂直方向，分開3英寸(76mm)並依規定的拉伸率運動。求得抓樣張力強度和抓伸長率的值時，使用的試樣尺寸為4英寸(102mm)×6英寸(152mm)，爪面尺寸為1英寸(25mm)×1英寸，恆定的拉伸率為300mm/分鐘。試樣比夾具的爪寬，給出的結果表明的是纖維在夾定的寬度下，結合由織物中相鄰纖維所提供的額外強度下的有效強度。試樣例如夾定於Sintech 2試樣機中，此試驗機可購自Sintech Corporation，1001 Sheldon Dr.，Cary，NC 27513；或夾定於Instron Model TM中，可購自Instron Corporation 2500 WashingtonSt.，Camton，MA02021；或夾定於Thwing-Albert Model INTELLECT II中，可購自Thwing-Albert Instrument CO.，10960 DuttonRd.，Phila.，PA19154。這種試樣嚴格地模擬了織物在實際使用中的應力條件。所報導的結果是試驗的三個試樣的平均值，試驗進行時，試樣可取橫切機器方向(CD)或機器方向(MD)。
條樣張力此條樣張力試驗與上述抓樣試驗類似，測量織物的峰值載荷和斷裂載荷以及峰值和斷裂百分伸長率。該試驗計量載荷(強度)以克表示，以及其伸長率以百分數表示。在此條樣張力試驗中，用兩個夾具，它們各有兩個爪，而各爪有一面與試樣接觸來將試樣保持於同一平面內，通常取垂直方向，這兩個夾具分開3英寸，按規定的伸長率移離開。求得條樣拉伸強度和條樣伸長率的值時，所用試樣尺寸為3英寸×6英寸，爪面尺寸為1英寸高×3英寸寬，恆定的拉伸率為300mm/分鐘。試驗中，能夠採用Sintech 2試驗機可購自SintechCorporation，1001 Sheldon Dr.，Cary，NC 27513；Instron Model TM，可購自Instron Corporation，2500 Washington St.，Canton，MA02021；或是Thwing-Albert Model INTELLECT II，可購自Thwing-Albert Instrument Co.，10960 Dutton Rd.，Phila.，PA 19154。所報導的結果是三個試樣試驗的平均值，試驗時試樣可取橫向(CD)或取機器方向(MD)。
剝離試驗在剝離或分層試驗中，試驗了將把層壓件各層拉開的張力量。取得剝離強度值時，採用了確定的織物寬度、夾具爪寬度和恆定的拉伸率。對於具有薄膜側的試樣，以屏蔽帶或某種其他的合適材料蓋住試樣的膜側面以防止其在試驗中拉離。這種屏蔽帶只在層壓件的一側，不會影響試樣的剝離強度。試驗採用兩個夾具，各有兩個爪，每個爪有一面與試樣接觸而將其保持於同一的通常取垂向的平面中，分開2英寸開始試驗。試樣尺寸為4英寸寬，而長度為足以使試樣長度分層開的所需長度。爪面尺寸為1英寸高×至少4英寸寬，恆定的拉伸率為300mm/分鐘。試樣用手分層出足以使其夾定就位的量，這兩個夾具按規定的拉伸率移離開運動，以將此層壓件拉開。試樣在兩層之間按分開180°拉開，所報導的剝離強度為三次試驗的平均值，峰值載荷以克表示。當層壓件已被拉開16mm時，開始力的測量直到已分層到170mm的總量。試驗中能採用Sintech2試驗機，可購自Sintech Corporation，1001 Sheldon Dr.，Cary，NC 27513；InstronModel TM，可購自Instron Corporation，2500 WashingtonSt.，Canton，MA 02021；或是Thwing-Abert Model INTELLECT II，可購自Thwing-Albert Instrument Co.，10960 Dutton Rd.，Phila.，PA 19154。試樣於試驗中的方向可取橫向(CD)或機器方向(MD)。
Martindale磨損試驗此試驗測定織物對磨損的相對抵抗性。試驗結果按1至5個級報導，5級磨損最小而1級磨損最大，是在1.3磅/英寸2的重量荷載下經120次循環的平均試驗結果。試驗採用Martindale磨耗與磨損試驗機，例如型號為103或403型，可購自James H.Heal Company，Ltd.of West Yorkshire，Englamd。所用的磨料為36英寸×4英寸的0.05英寸厚的矽橡膠輪，以玻璃纖維增強，其橡膠的表面強度為81A硬度計，邵氏硬度81±9。這種磨料可購自Flight Insulation Inc，它是Connecticut Hard Rubber，925Industrial Park，NE，Marietta，GA30065的一家批發商。
基重這裡所述各種材料的基重是依據聯邦試驗法NO.191A/5041測定的。試樣的尺寸為15.24cm×15.24cm，對各試驗求得三個值，然後平均。下面所報導的值是其平均值。
鉤件剝離此180°剝離強度試驗是用來計量鉤件與環件相接合的程度，同時涉及到將鉤環緊固系統的鉤件材料接附到環件材料上，然後依180°角將此鉤件材料從環件材料上剝離。作為需用來將這兩者脫開接合或剝離所需的三個最高峰值載荷的平均值，以克為單位記錄下最大載荷。為了進行這項試驗，需要具有5000g滿刻度載荷的拉伸張力試驗機的持續速率，例如Sintech System 2 Computer IntegratedTesting System，可購自在Research Triangle Rark，N.C.有營業所的Sintech Inc.。採用的環件材料試樣的尺寸為3英寸(7.6cm)×6英寸(15.2cm)。將由粘合和超聲方法固定於實質上無彈性的非織造材料上的2.5英寸(6.3cm)寬的鉤件材料試樣定位成，使鉤側向下並作用到上面表面上以覆蓋環件材料試樣至約有1英寸搭疊。為了確保鉤件材料能適當而均勻地與環件材料接合，採用了壓榨機，型號LW1，部件號14-9969，購自Atlas Electric DevicesCO.，Chicago，IL，用來壓榨組合的鉤件材料和環件材料一個循環，而一個循環等於通過採用總重40磅的壓榨機一次。將支承鉤件材料的指狀接頭料的一端固定於此張力試驗機的上爪中。同時將指向此上爪的環件材料的端部向下摺疊而固定於張力試驗機的下爪內。這兩種材料在張力試驗機的爪內的位置應加以調節，使得在起動此試驗機之前，各材料之內的松馳為最小而拉伸試樣的規格長度為3英寸(7.6cm)。鉤件材料中的鉤件取大致垂直於張力試驗機中的爪欲取的運動方向。張力試驗機按500mm/分鐘的恆定分離速率起動，然後記錄下構件材料從環件材料上依180°角脫開接合或剝離時峰值載荷的克數，所記錄的是三個最高峰值的平均數。
鉤件剪切動態的剪切強度試驗涉及到，使環-鉤緊固系統的鉤件材料與環件材料接合，然後將此鉤件材料拉過環件材料的表面。使鉤件從環件上脫開接合所需的最大載荷按克數計量。為了述行這項試驗，需要具有5000g滿刻度載荷的拉伸張力試驗機如Sintech System2 Computer Integrated Testing System取恆定的速率。將3英寸×6英寸的環件材料試樣用屏蔽帶接附到平的支承面上。將由粘接與超聲方法固定到實質上無彈性的非織造材料上鉤件材料的2.5英寸×0.75英寸的試樣，置於並作用在沿較短方向定中的且距裁切邊2英寸的環件材料試樣的上表面。為了確保此鉤件材料能均勻地接合到環件材料上，採用了購自Atlas Electric Devices Co.，Chicago，IL的型號LW1、部件號14-9969的壓榨機對組合起的鉤件材料和環件材料作一個循環的壓榨，而一個循環等於通過採用總重40磅的壓榨機一個MD(更長距離)的通過。將支承鉤件材料的非織造材料的一端固定於此張力試驗機的上爪中，同時將此環件材料指向下爪的端部固定於張力試驗機的下爪內。各材料在張力試驗機的爪內的位置應加以調節，使得在起動張力試驗機之前，存在於各材料間的間隙最小。鉤件材料中的鉤件取大致垂直於張力試驗機中的爪欲取的運動方向。張力試驗機按拉伸試樣的規格長度為3英寸，十字頭速度為250mm/分鐘的條件起動，然後作為三個試樣的最高峰值的平均值以克數記錄下鉤件材料自環件材料上脫開接合的峰值。
附圖的簡要描述

圖1示意性地闡明了用來製造本發明的複合材料的方法；圖2是採用本發明的複合材料的環式緊固件一實施例的橫剖面；圖2A是圖2中圓圈區內結構的放大表示；圖3表示用作個人貼身製品的背襯部件的本發明的環式緊固件材料；圖4示明依據本發明所用的一種非織造織物的粘合花紋；圖5示明依據本發明所用的層壓粘合花紋；和圖6示明依據本發明所用的第二種層壓粘合花粘。
實施例的詳述下面參照附圖和闡明某些實施形式的例子。內行的人士應可認識到這些實施例並不代表本發明的整個範圍，本發明可以按照後附的權利要求書所包括的內容，以種種變型和等效形式作廣泛的應用。
參看圖1，圖示的方法以擠壓機41開始，以擠壓機提供有膜拉伸膜40，形成的充填共擠壓膜10通過導輥42導向，從支承輥上轉動通過而到機器方向取向部44。在取向過程，膜10的溫度將取決於其成份以及複合材料的可透氣性及其他所需的最終性質。例如，作為環式緊固件時，回縮的量將影響柔軟的非織造織物的尺寸。在絕大多數情形下，這種膜將保持為不高於其熔點下的10℃。加熱此膜的目的在於允許其能快速拉伸而不造成薄膜缺陷。加熱了的膜於包括轉動輥46的機器方向取向部44沿機器方向拉伸。輥46可以在提速下驅動而使此膜沿行進方向(機器方向或MD)拉伸。拉伸的量將取決於環式緊固件所需的最終性質，但一般地說，此膜將拉伸到至少是將原有長度的300％，少於這個數量就會造成薄膜缺陷。對於以聚烯烴為基料的膜的絕大多數應用，上述拉伸例如至少是原有膜長的200％而通常是約250％-500％。非織造織物的成形部，例如包括紡粘成形機48，將絲50擠壓到支承件52上，形成織物54，將該織物導引到由輥對56形成的粘合輥隙中。在輥對58之間的輥隙用第二種花紋將預粘合的紡粘織物30層壓到膜10上。經輥隙層壓後，加或不加熱，允許這兩層料松馳，而在減速下，例如輥隙速度的80％-90％下卷取此層壓件，允許膜10回縮而促使面層30皺縮。回縮後，這組合起的兩層可以通過與大致按線速度驅動以免顯著另外拉伸的加熱輥等接觸而退火。此退火溫度可依環式緊固件所需的最終性質及此兩層材料的成份變化，但例如可在拉伸用溫度的±15℃範圍之內。退火後，可將已組合起的層例如通過與氣刀的空氣或激冷輥接觸而冷卻，必要時或直接收集到輥60上或導引到轉換線上而組合到個人貼身製品中。
內行的人士應知，以上方法可適用於多種膜料和面層，以生產出具有廣泛不同性質的透氣或不透氣的阻擋層環式緊固件材料。但是，為使本發明的環式緊固件材料有效地起到其應有作用，選擇上述這些組成部分時最好要考慮多方面的因素。低重量的膜例如必須結實到足以經受必要的處理步驟，來提供所需的撓性和柔軟性以及保持低成本。此外，所述膜必須能有效地粘合到面層上同時保持阻擋形質和溼氣透過率。在許多應用中，最好使拉伸的膜還能給此複合材料提供不透明性。
滿足上述要求的膜料包括聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、包括聚烯烴的混合物；以及共聚物，如乙烯與丙烯的共聚物，這種膜料例如一般具有的基重為約10～50gsm，而供環件應用時最好為約15～約30gsm。具體的例子包括線性低密度聚乙烯，如DowLex2535，3347和3310，Affinity5200，可購自Dow chemical Company of Midland，Michigan。這種膜料組分最好含有按重量計約40％而最好約45％至約65％的填料如碳酸鈣，例子包括Supercoat碳酸鈣，購自EnglishChina Clag of Sylacauga，Alabama，它包含有按重量計約15％的硬脂酸或山嵛酸，以提高填料的分散性。特別有利的膜的例子包括這樣的共擠壓膜，在它的一側或兩側有作為其外層的無定形聚合物，如富丙烯的聚α-烯烴的三聚物或共聚物，可以不需分別施加的粘合層而能粘合到面層上，例如購自Montell USA，Inc.ofWilmington，Delaware的Catalloy聚合物，這是一種烯烴的多級反應產物，其中的無定形乙烯-丙烯無規共聚物是以分子形式分散於主要是半結晶的高丙烯單體/低乙烯單體的連續基質中，它的一個例子描述於授予Ogale的美國專利NO.5300365中。此外，這種無定形聚合物層還可包括熱熔體粘合劑或其他的無定形聚α-烯烴樹脂，它們具有的熔體粘度例如按此層的重量高達約100％計最好為100000mPasec或更大。市售的無定形聚α-烯烴，如用於熱熔體粘合劑的，適用於本發明同時包括(但不限於)REXTAC乙烯-丙烯APAO E-4與E-5和丁烯-丙烯BM-4與BH-5，以及REXTAC2301，購自HuntsmanCorporation of Salt Lake City，Utah；以及VESTOPLAST792，購自Huls AG of Marl，Germany。這些無定形聚烯烴一般在Ziegler-Natta支承的催化劑和烷基鋁助催化劑上合成，而烯烴如丙烯則同不等量的乙烯、1-丁烯、1-己烷或其他材料相結合而聚合，生成主要是無規的烴鏈。同樣可採用的是某些彈性的聚丙烯，例如描述於美國專利NO.5539096(Yang等人)和NO.5596092(Resconi等人)中，它們的整體內容已綜合於此供參考；聚乙烯類，如AFFINITY，EG8200，購自Dow Chemical of Midland，Michigan與EXACT4049、4011和4041，購自Exxon of Houston，TX，以及包括一種或多種增稠劑和購自Shell Chemical Company of Houston，Texas的KRATON的混合物。只在一層上有粘合層的複合材料在有需要時可以具有較高的溼汽透過率的優點。這類膜較詳細地描述於共同轉讓的美國專利申請系列NO.08/929562(代理人案號NO.13257)，以及與此在同一日期提出的在McCormack與Haffner名義下而題為「透氣的填料膜層壓件」(快件NO.RB879662575 US)中，它們的整體內容已綜合於此供參考。通過以上提供的例子，內行的人士可以了解到其他膜層。
預粘合的面層應選擇成能與膜或粘合層匹配，並應具有適合所需用途的種種性質如基重、松密度和強度。主要是出於經濟上的考慮，非織造織物最為理想，特別是基重一般為約10～約50gsm而通常例如為約15～約25gsm的紡粘非織造織物。面層的成份應選擇成與膜層匹配同時能在環式緊固件中提供所需性質。一般使用的是合成聚合物如聚烯烴，例如聚丙烯、聚乙烯、混合物和包括聚丙烯與乙烯的共聚物。這類非織造織物已如上描述在此列舉出的參考文獻中，它們的製造方法是本技術中周知的。具體的例子包括ACCORD紡粘非織造織物，可購自Kimberly-Clark Corporation，Dallas，Texas。上面所述的用於面層的粘合花紋將在粘合點之間提供環件，以形成互補鉤件的結合區。適用的例子包括展開的RHT花紋，例如Vogt的美國設計專利239566中所述；EHP花紋；δ點花紋，包括成行的偏錯開的圓形粘合點，對於9％-20％的粘合面積具有約102銷/英寸2；以及以前所述的，Ramish花紋。紡粘面層織物的一種有利的粘合花紋是「S」形編織花紋，例如描述於共同轉讓的、同期提交的美國專利申請序列號No.08/929808(代理人案號NO.13324)，在McCormack、Fuqua與Smith名下，題名為「改進了強度和耐磨性能的非織造的粘合花紋產生的織物」快件NO.EM331625424US中，其總體內容已綜合於此供參考。所有情形中的粘合面積的百分比將小於約30％例如約5％～約30％而最好是約10％-約25％，而粘合點密度則最好為約75-約125/英寸2。這種粘合點密度應在約50～約200/英寸2範圍內。此外，為了應用於環式緊固件，上述面層所具有的依前述方法測量的抗張強度沿機器方向至少約3000g，沿橫截機器方向至少約1500g，同時其如前所述測量的Martindale耐磨損度至少約3。
使用時，單獨施加的無定形聚合物粘合層應與面層和膜層兩者匹配，而在這兩者之間能形成不妨礙溼氣透過的粘合。此粘合層最好通過熔噴上無定形聚烯烴如REXTAC2730或2330(可購自HuntsmanCorporation，Salt Lake City，Utah)形成。上述熔噴層當以低重量例如小於10gsm而最好小於5gsm施加上時，是可透氣的和廉價的。其他的例子包括VestopLast703、704與508，購自Huls AG ofMarl，Germany和National Starch NS5610，購自National starchChemical Companyof Bridgewater New Jersey，以及前述的彈性料。
不論用或不用獨立施加的粘合層粘合，面層與膜層之間的按前述層壓件剝離試驗所測量的粘合強度，最好應超過鉤面向件與互補的鉤件按上述鉤剝離試驗所測量的剝離強度，用以防止有害的分層影響。以上兩者的強度差最好至少約100g。此外，在許多應用中特別是用作尿布之類個人貼身製品的背襯時，這種複合材料例如按前述試驗方法部分所述剝離試驗所測量的液位差，在第一次壓力降時至少應約50mbar，而最好至少約90mbar。特別是當用作一次性個人貼身製品的背片時，這種複合材料具有的溼汽透過率至少應約為100g/m2/24小時而最好至少約為800g/m2/24小時。在這方面的應用中，按聯邦試驗標準191A，方法5514所測的鉤件剝離強度最好應超過100g，而按上述試驗方法部分中所述方法測量的鉤件剪切強度最好應超過1500g。
參看圖2，其中示明了本發明的環式緊固件的實施例的橫剖面。面層114例如是紡粘製品包含的預粘合區115(圖2A)的花紋，不同於層壓件粘合區112的花紋。在層壓件粘合區112之間的環區110形成於紡粘面層114之中，後者則在各個層壓粘合區112處粘合到包含有粘合側或層118和底層120的共擠壓膜116上。如圖所示，環區110包含未粘合到共擠壓膜116上的絲或纖維，可用來與互補的鉤件區124中的鉤件122纏結。如圖所示，為清楚起見，鉤件層和環件層有部分是分開的。圖2A是圖2圓圈中所示區域經放大的表示圖，同時表明了預粘合非織造織物的粘合區115和層壓粘合區112的不同粘合花紋。
參看圖3，其中示明了用作一次性個人貼身尿布產品背面材料的本發明的環式緊固件例子。尿布210包括襯裡212、吸溼件214和背片216。如所周知，襯裡212可讓尿液通過而為吸溼件214吸收，背片216(為醒目起見，部分剖開以表明層118和120(圖2A))則是不透尿的，有助於防止洩漏。在此，整個背片是由本發明的環式緊固件材料形成，且如結合圖2所作的描述，外側是非織造的環件。這樣在與鉤式緊固件218相組合時，可以實現實質上無限程度的調節。使用中，可以拉起鉤件218而能在背片216的任何地方適貼地配合和固定上。此外，若是需要在此配合中進行調節，只需把鉤件218剝離開而重新於背片216上定位到任何所需之處即可。在最佳的實施例中，背片是可透溼汽的，這樣能增加舒適度與乾燥性。
圖4與5示明了能用於本發明的複合材料中的預粘合非織造部件的代表性層壓花紋。圖4示明了帶有粘合區400的如前所述的「微型物」，圖5示明了帶有粘合區500的如前所述的「C-星形」。
例子以下各例中，除非另有說明，都是採用圖1所示的方法來形成環式緊固件的。
例1本例中，面層是由聚丙烯與3.5％乙烯的共聚物(Union Carbide6D43，可購自Union Carbide Corporation ofDanbury，Connecticut)所制的2.0旦尼爾(den)纖維的紡粘織物，織物的基重約0.7osy(約24gsm)，已由「S形織紋」的花紋粘合，粘合密度為111銷/英寸2(17.2銷/cc)，而實際測量的粘合面積為17.7，與共同未決和共同轉讓的美國專利申請序號No.08/929808中所述的相同，該申請是隨此同期提交的，在McCormack等的名下，題名為「改進了強度與耐磨性的非織造粘合花紋產生的織物」(代理人案號NO.13324)，它的整個內容已綜合於此供參考。膜層是澆鑄的「AB」膜，其底層包括45％LLDPE(DowlexNG3310，密度為0.918g/cc，熔體指數在190℃下為3.5g/10min，可購自Dow chemicalCo.of Midland，MI)；50％SupercoatTM，這是一種磨碎的由硬脂酸塗層的CaCO3(可購自English China Clay Co.of Sylacauga，AL)；5％LDPE(Dow 4012，密度為0.916g/cc，溶體指數在190℃下為12.0g/10min，可購自Dow Chemical CO.of Midland MI)，同時此膜層在其一側之上的粘合層則包括60％Supercoat CaCO3；20％無定形富丙烯聚α-烯烴(APAO)，(Huls Vestoplast，密度為0.865g/cc，熔體粘度據DIN53019在190℃下為125000mPa，可購自HulsAmerica，Inc of Somerset，NJ)；20％彈性的聚乙烯(DowAffinityEG8200，催化的受約束的幾何形狀，密度為0.87g/cc，熔體指數在190℃下為5.0g/10min，可購自Dow Chemical Co.ofMidland，MI)。按重量計，上述底層佔90％而粘合層佔10％。此共擠壓膜的總的基重為58gsm(約1.5mil)。膜的拉伸操作包括在50℃的預熱步驟，沿機器方向於66℃下按211英尺/分鐘(64m/min)在單一區域中拉伸3.8倍，然後將此膜於82℃下退火。此拉伸的膜成功地依191英尺/分鐘(58m/min)的速度按175PLI由「微型物」粘合花紋(1995年3月28日授予Uitenbroek等人的美國設計專利NO.356688)，於92℃花紋溫度和66℃平滑的鋼砧溫度下粘合。可使此層壓件松馳2.5％(粘合機速度191英尺/分鐘(53m/min)，卷取機速度186英尺/分鐘(57m/min))，然後將層壓件再加熱到92℃，再松馳另外的4％。形成的層壓件的基重為43gsm、液位差為水101mbar、層壓件剝離強度為490g而水汽透過率(WVTR)為127g/m2/24小時。當用互補的鉤件，即VelCro 51 1003，購自VelcroInternational of Manchester，NH的鉤件試驗時，按10次試驗平均求得鉤件的剝離強度為167g而剪切強度為3239g。
例2本例中，面層是由聚丙烯與3.5％乙烯的共聚物(Union Carbide6D43，可購自Union Carbide Corporation of Danbury，Connecticut所制的2.0den纖維的紡粘織物，織物的基重約0.7osy(約24gsm)，已由「S形織紋」的花紋粘合，粘合密度為111銷/英寸2(17.2銷/cm2)，而實際測量的粘合面積為17.7，與共同未決和共同轉讓的美國專利申請序號NO.08/929808中所述的相同，該申請是隨此同期提交的，在McCormack等人的名下，題名為「改進了強度與耐磨性的非織造粘合花紋產生的織物」(代理人案號NO.13324)，它的整個內容已綜合於此供參考。膜層是澆鑄的「AB」膜，其底層包括45％LLDPE(DowlexNG3310，密度為0.918g/cc，熔體指數在190℃下為3.5g/10min，可購自Dow Chemical Co.of Midland，MI)；50％Supercoat，這是一種磨碎的由硬脂酸塗層的CaCO3(可購自EnglishChina Clay Co.of Sylacauga，Al)；5％LDPE(DOW 4012，密度為0.916g/cc，熔體指數在190℃下為12.0g/10min，可購自DowChemical CO of Midland，MI)，同時此膜層在其一側之上的粘合層則包括60％SupercoatTMCaCO3，NJ，40％彈性聚乙烯(DowAffinityEG8200，催化的受約束的幾何形狀，密度為0.87g/cc，熔體指數在190℃下為5.0g/10min，可購自Dow Chemical CO.ofMidland，MI)。按重量計，上述底層佔85％而粘合層佔15％。此共擠壓膜總的基重為58gsm(約1.5mil)。膜的拉伸操作包括在50℃的預熱步驟，沿機器方向於66℃下按400英尺/分鐘(61m/min)在單一區域中拉伸3.8倍，然後將此膜於82℃下退火。此拉伸的膜成功地以370英尺/分鐘(113m/min)按175PLI由「微型物」粘合花紋(1995年3月28日授予Uitenborek等人的美國專利設計NO.356688)，於110℃花紋溫度和82℃平滑的鋼砧溫度下粘合。可使此層壓件松馳約6.7％(粘合機速度370英尺/分鐘(113m/min)，卷取機速度345英尺/分鐘(105m/min)]。形成的層壓件的基重為43gsm，液位差為水59mbar，層壓件剝離強度為172而WVTR為449g/m2/24小時。當用互補的鉤件Velcro511004試驗時，按10次試驗平均結果，求得鉤件的剝離強度為177g，剪切強度為1882g，而用Velcro 511003試驗時，按10次試驗平均結果，求得鉤件的剝離強度為114g，剪切強度為3236g。
作為比較，用上述各例中的相同鉤件試驗了常規的非織造織物/膜層壓件的尿布背片的試樣。求得了下述結果Kimberly-ClarkCorporation的HuggiesUltratrim1996市售產品非織造織物一膜層壓件外罩(聚丙烯2.5den紡粘織物以金屬絲網花紋粘合，302銷/英寸2，18％粘合面積)，當以Velcro鉤件858試驗時，10次試驗的平均結果是鉤件的剝離強度為29g而剪切強度為171g；當以Velcro鉤件51-1003試驗時，10次試驗的平均結果是鉤件的剝離強度為71g而剪切強度為589g。根據用戶使用的試驗測定，為了能初步地緊固住現行的兒童短衫要求鉤件的剝離強度至少約100g而剪切強度至少約1500g。
內行的人士一定會認識到，本發明在前面所說明的範圍內是具有多種變更型式、改進型式和等效型式的，而所有這些都應視之為為後附權利要求書所包含和概括。為此，上述的等效型式應包括在功能上、結構上和組成上的等效形式。例如，釘子和螺絲即使它們可以具有不同的結構，但在功能上是等效的緊固件。
權利要求
1.一種複合材料，此複合材料包括預粘合的非織造織物，它具有分開的粘合區花紋而在所述區之間有未粘合的纖維或絲；膜層，它在包括有其花紋不同於所述非織造織物的相分開的粘合區的花紋的相分開的層壓件粘合區的位置粘合到上述非織造織物上，所述膜層換言之基本上未粘合到此非織造織物上，其中所述非織造物在其基本上不粘合到所述膜層上的區域中包含有粘合部位。
2.如權利要求1所述的複合材料，其中，所述的複合材料的溼汽透過率(WVTR)至少約100g/m2/24小時而液位差值至少約為水50mbar。
3.如權利要求1所述的複合材料，其中，所述相分開的粘合區包括約5％～約30％的所述預粘合非織造織物表面積，而粘合頻次則為約50～約200/英寸2。
4.如權利要求2所述的複合材料，其中，所述相分開的粘合區包括約5％-約30％的所述預粘合非織造織物表面積，而粘合頻次則為約50～約200/英寸2。
5.如權利要求3所述的複合材料，其中，所述層壓件粘合區所覆蓋面積小於此層壓件表面積的30％。
6.如權利要求4所述的複合材料，其中，所述層壓件粘合區所覆蓋面積小於此層壓件表面積的30％。
7.如權利要求1所述的複合材料，其中，所述粘合到非織造織物上的膜層包括無定形聚合物。
8.如權利要求7所述的複合材料，其中，所述膜層是由多層組成而所述無定形聚合物包括所述層中與所述非織造織物相接觸的一層。
9.如權利要求7所述的複合材料，其中，所述無定形聚合物包括在與所述非織造織物接觸之前單獨加到所述膜層上的一層。
10.如權利要求2所述的複合材料，其中，在所述相分開粘合區之間的所述纖維或絲形成了用於互補的鉤式緊固件的環式接合區。
11.如權利要求10所述的複合材料，它用作鉤-環緊固系統的環件，其中，所述鉤件的剝離強度為約100g-約800g。
12.如權利要求11所述的複合材料，其中，所述鉤件的剪切強度為約1000g-約6000g.
13.一種包括權利要求1所述複合材料的個人貼身製品。
14.一種包括權利要求5所述複合材料的個人貼身製品。
15.如權利要求14所述的個人貼身製品，其中，所述複合材料包括背片材料，其能在所述背片上基本上任何地方提供可緊固性。
16.如權利要求15所述的個人貼身製品，它選自尿布、訓練用短褲、失禁衣著和女用貼身製品構成的組中。
17.一種製造複合材料的方法，此方法包括下述步驟a)提供預粘合的非織造織物，它具有相分開的粘合區花紋而在所述粘合區之間有未粘合的纖維或絲；b)提供透氣膜；c)提供在所述非織造織物和所述膜之間的無定形聚合物層；以及d)將所述非織造織物、無定形聚合物層和膜按下述條件組合，即使得所述非織造織物以不同於所述預粘合非織造織物粘合區花紋的相分開粘合區的花紋粘合到所述膜上，且使其粘合區花紋所覆蓋的面積小於非織造織物表面積的30％。
18.如權利要求17所述的方法，其中，所述膜在粘合到前述非織造織物上後拉伸並回縮，促使在所述相分開的粘合區之間的纖維或絲成環，為互補鉤件提供結合區。
19.一種包括鉤件與環件的機械式緊固件，其中，環件包括權利要求4所述的複合材料。
20.一種包括鉤件與環件的機械式緊固件，其中，環件包括權利要求5所述的複合材料。
21.如權利要求5所述的複合材料，其中，所述相分開的層壓件粘合區包括所述預粘合非織造織物表面積的約10％-約25％。
22.如權利要求21所述的複合材料，其中，所述預粘合非織造織物的粘合頻次為約75～約125/英寸2。
23.如權利要求22所述的複合材料，它具有至少為3的Martindale耐磨度。
24.如權利要求23所述的複合材料，它具有至少約800g/m2/24小時的溼汽透過率和至少為50mbar的液位差。
全文摘要
一種複合材料,其適合於機械式緊固件中用作與鉤件互補的環件。此複合材料是通過把具有無定形聚合物層的膜(10、116)層壓到預粘合的非織造織物(30、114)上,所用的粘合花紋不同於此非織造織物上的粘合花紋,而得以在此層壓件的粘合點之間提供松釋的絲或纖維。此複合材料最好具有至少約100g/m
文檔編號C09J5/00GK1270556SQ98809151
公開日2000年10月18日 申請日期1998年9月15日 優先權日1997年9月15日
發明者A·L·麥科爾馬克, W·B·哈夫納 申請人:金伯利-克拉克環球有限公司