具有表面特徵的非織造布材料的製作方法
2023-05-15 06:45:56
專利名稱：具有表面特徵的非織造布材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有表面特徵的非織造布材料。
背景技術：
非織造布具有寬廣應用領域，包括吸收性個人護理產品、服裝、醫用產品和清潔產品。非織造布個人護理產品包括嬰兒護理製品如尿布，兒童護理製品如訓練褲，女性護理用品如衛生巾，以及成人護理用品如失禁用品。非織造布服裝包括防護工作服和醫用服裝如手術罩衫。其它非織造醫用產品包括非織造創傷敷料和手術敷料。包含非織造布的清潔用品包括毛巾和抹布。非織造布的其他用途是眾所周知的。上面列舉的清單不應視為窮盡的。
非織造布的各種不同性質決定了非織造布對不同領域的適用性。非織造布可設計成具有不同的性能組合以適合不同的需要。非織造布的可變性質包括液體-操縱性質如潤溼性、分配和吸水性，強度性質如抗張強度和撕裂強度，柔軟性、耐久性如耐磨，以及美學性質。非織造布的物理形狀也影響非織造布的功能和美學性質。非織造布首先被製成片材，當鋪在平坦的表面上時它可具有基本上平面的、無特徵表面或者可具有由表面特徵如孔或凸起或二者組成的陣列。具有孔或凸起的非織造布常常被稱作三維或一定形狀的非織造布。本發明還涉及三維或一定形狀的非織造布。
非織造布的製造是一門高度發展的技術。一般而言，非織造纖網及其製造涉及成形為長絲或纖維，並將長絲或纖維以造成長絲或纖維重疊或纏結的方式沉積在載體上。視所要求的纖網整體性的高低而定，隨後纖網長絲或纖維可藉助例如，粘合劑、加熱或加壓或二者，超聲波粘合技術或者通過針刺或水刺纏結等處理達到粘合。在這方面，一般而言有幾種生產長絲或纖維的方法；然而，兩種普遍採用的方法是所謂紡粘和熔噴法，而獲得的非織造布分別叫做紡粘和熔噴布。
一般而言，紡粘非織造布的製造方法包括，通過紡絲板擠出熱塑性材料，以高速空氣流驟冷並牽伸所擠出的材料成絲，從而在成形表面形成無規纖網。此種方法被稱之為熔紡。紡粘方法在大量專利中做了一般性詳述，例如包括，美國專利3,802,817，授予Matsuki等人；美國專利4,692,618，授予Dorschner等人；美國專利4,340,563，授予Appel等人；美國專利3,338,992和3,341,394，授予Kinney；美國專利3,502,538，授予Levy；美國專利3,502,763和3,909,009，授予Hartmann；美國專利3,542,615，授予Dobo等人；和加拿大專利803,714，授予Harmon。
另一方面，熔噴非織造布是這樣製造的通過一個或多個模頭擠出熱塑性材料，越過擠出口型噴吹高速空氣流，一般為加熱的空氣，從而產生空氣輸送的熔噴纖維幕，並將纖維幕沉積到成形表面上形成無規非織造纖網。熔噴方法在大量出版物中做了一般描述，例如，Wendt的題為「超細熱塑性纖維」的文章，《工業與工程化學》(Induslrialand Engineering Chemistry)卷48，第8期(1956)，pp.1342-1346，文中描述了海軍研究實驗室(華盛頓特區)所做的工作；海軍研究實驗室報告111437，1954年4月15日；美國專利4,041,203、3,715,251、3,704,198、3,676,242和3,595,245；以及英國專利說明1,217,892。
紡粘和熔噴非織造布通常可根據構成布料的長絲或纖維的直徑和分子取向加以區分。紡粘和熔噴長絲或纖維的直徑是平均斷面尺寸。紡粘長絲或纖維的典型平均直徑大於6μm，且常常具有12～40μm之間的平均直徑。熔噴纖維的平均直徑一般小於6μm。然而，鑑於直徑至少是6微米的較大熔噴纖維也能生產，故可用分子取向來區分直徑相近的紡粘與熔噴長絲和纖維。就給定纖維或長絲尺寸和聚合物的情況而言，紡粘纖維或長絲的分子取向一般地大於熔噴纖維的分子取向。聚合物纖維或長絲的相對分子取向可通過測定具有相同直徑的纖維或長絲的抗張強度和雙折射來確定。
纖維和長絲的抗張強度是將纖維或長絲拉伸直至纖維或長絲斷裂所需應力的度量方法。雙折射數值按照INDA非織造物研究雜誌(Journal of Nonwovens Reserarch)，1991春季刊(卷3，第2期，p.27)中描述的方法計算。聚合物纖維和長絲的抗張強度和雙折射數值隨著特定聚合物和其他因素而變化；然而，在纖維或長絲尺寸和聚合物一定的情況下，紡粘纖維或長絲的抗張強度通常大於熔噴纖維的抗張強度，並且紡粘纖維或長絲的雙折射數值通常大於熔噴纖維的雙折射數值。
大量專利描述製造一定形狀的或三維的非織造布的方法例如，美國專利5,575,874和5,643,653，授予Griesbach等人；美國專利4,741,941，授予Engelbert等人；和美國專利6,331,268、6,331,345和6,455,319，授予Kauschke等人。儘管此前在技術上取得了進展，但目前仍需要具有表面特徵的改良非織造布和成形此種非織造布的方法。
為避免混淆，重要的是澄清本申請全文描述壓力和載荷時所採用的術語。確定這些數值所採用的做法詳述於方法一節。為描述表面特徵的回彈性，施加在表面特徵上的平均壓力記做Pf。就纖網的材料特徵和用於體積壓縮的技術而言，給出不同的壓力。這就是作用在纖網上的壓力或Pw。Pw是仿佛作用在具有100％與載荷或力接觸的平坦材料上的壓力。
發明概述針對現有技術所遇到的困難和問題，已發現一種新非織造布材料。按照本發明，描述一種具有一或多個宏觀表面特徵的非織造布。
本發明提供一種區域的、松密度小於0.04g/cm3的三維非織造纖網，其中非織造纖網包括規定x，y-平面的頂側基礎表面和至少一個伸出到x，y-平面以外的宏觀表面特徵，其中宏觀表面特徵的特徵在於具有一個頂點的特徵，該頂點伸出到頂側基礎表面的x，y-平面上方至少約1mm並在1.2kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y平面上方至少1mm的高度，且其中該宏觀特徵大大減少放在宏觀特徵上的物體的接觸，以致非織造布與放在宏觀表面特徵上的物品之間的接觸面積在1.2kPa物品對非織造纖網接觸區域的載荷(Pf)下小於支撐物品的非織造纖網整塊面積的50％。
在一實施方案中，宏觀特徵的特徵在於一種具有伸出到x，y-平面上方至少1.5mm的頂點的特徵。在另一實施方案中，宏觀特徵的特徵在於具有伸出到x，y-平面上方至少3mm的頂點的特徵。在另一種實施方案中，宏觀特徵的特徵在於具有伸出到x，y-平面上方至少5mm的頂點的特徵。在另一種實施方案中，宏觀特徵的特徵在於具有伸出到x，y-平面上方至少約6mm的頂點的特徵。
非織造纖網與放在宏觀表面特徵上的物品之間的接觸面積，在1.2kPa物品對非織造纖網接觸區域的載荷(Pf)下可小於支撐物品的非織造纖網整塊面積的40％、30％，甚至小於25％。非織造纖網可包括大量宏現特徵，且宏觀特徵的頻率每100、50、10，甚至1cm2非織造纖網，在x，y-平面內，至少是1個宏觀表面特徵。非織造纖網的區域松密度可小於0.03，甚至小於002g/cm3。
在一種實施方案中，宏現特徵在1.2kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少1.5mm的高度。在其他實施方案中，宏觀特徵在1.2kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少3mm、甚至6mm的高度。在另一種實施方案中，宏觀特徵在1.8kPa載荷載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少1mm的高度。在其他實施方案中，宏觀特徵在1.8kPa(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少1.5、3，甚至6mm的高度。在另一種特定實施方案中，宏觀特徵在10kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少1mm的高度。在其他實施方案中，宏觀特徵在10kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少1.5、3，甚至6mm的高度。
本發明非織造纖網可包括一種宏觀特徵，它在0.3450kPa在纖網上的載荷(Pw)下，在非織造纖網頂面與放在宏觀表面特徵上的物品之間提供至少0.08cm3空氣空間，0.09cm3空氣空間，甚至大於0.10cm3空氣空間每平方釐米。在幾種實施方案中，非織造纖網具有沿x和y方向均一的組成。在幾種實施方案中，非織造纖網是一種層合材料。非織造纖網可由雙組分纖維製成。
附圖簡述
圖1A是本發明非織造纖網的透視圖。
圖1B是圖1A所示非織造纖網的斷面視圖。
圖1C是圖1A所示非織造纖網的頂面俯視圖。
圖2A是被支撐在圖1A、1B和1C所示非織造纖網上的基本為平面物品的透視圖。
圖2B是被支撐在圖1A、1B和1C所示非織造纖網上的基本為平面物品的斷面視圖。
圖2C是被支撐在圖1A、1B和1C所示非織造纖網上的基本為平面物品的頂面俯視圖。
圖3A是壓花板的透視圖。
圖3B是對置壓花板的透視圖。
圖3C是成形本發明非織造纖網時圖3A和3B壓花板的斷面視圖。
圖4A是另一種壓花板的透視圖。
圖4B是另一種對置壓花板的透視圖。
圖5A是本發明另一種非織造纖網的透視圖。
圖5B是圖5A所示非織造纖網的斷面視圖。
圖5C是圖5A所示非織造纖網的頂面俯視圖。
圖6是包括本發明非織造布的吸收製品的局部剖視圖。
圖7是圖6的吸收製品的局部斷面視圖。
圖8是本發明另一種非織造纖網的透視圖。
定義當在這裡使用時，下列術語具有規定的含義，除非上下文要求不同的含義或者表達不同的含義；還有，單數一般地包括多數，並且多數一般地包括單數，除非另行指出。
程度的詞，例如，「約」，「基本上」等在這裡被用來指，當已知在所述環境下固有的製造和材料允許偏差時，「是或近似是」，旨在用來防止不講道德的侵權者不正當地利用本發明公開中為幫助理解本發明而給出的確切和絕對的數字。
本文所使用的術語「吸收製品」或「個人護理吸收製品」指的是尿布、訓練褲、泳裝、吸收性內褲、成人失禁用品、清潔抹布、抹布、女性衛生用品、傷口敷料、護理墊、緩釋墊、繃帶、停屍室用品、獸醫用品、衛生用品等。
這裡所使用的術語「氣流鋪網纖網」是指通過「氣流鋪網」製造的非織造纖網。氣流鋪網是一種公知的能成形纖維非織造層的方法。在氣流鋪網方法中，典型長度介於約3～約52bmm的小纖維的束被吹入的空氣分開並夾帶，然後沉積到成形網上，通常在抽真空的輔助下。隨後，無規纏結的纖維，利用，例如，熱空氣或粘合劑噴塗，彼此粘合。氣流鋪網例如公開在美國專利4,640,810中，授予Laursen等人。
本文所使用的術語「頂點」是指特徵的最高或最遠部分，且旨在涵蓋點、平面和非銳利端的其他表面。
這裡所使用的術語「粘合梳理纖網」是指自短纖維這樣製造的纖網將短纖維送過精梳或梳理裝置，從而將它們分開或斷裂開並沿著縱向排齊從而形成大致沿縱向取向的纖維的非織造纖網。該材料可通過包括點粘合、穿透空氣粘合、超聲波粘合、粘合劑粘合等方法粘合在一起。
這裡所使用的術語「包含」以及其他派生詞彙指的是一種開放式術語，它規定任何所述特徵、要素、整數、步驟或組分的存在，但不排除一個或多個其他特徵要素、整數、步驟、組分或其組合的存在或附加。
這裡使用的術語「布」是指所有機織、針織和非織造的纖維的纖網。
這裡使用的術語「親水」描述纖維、材料或纖維材料的表面，它能被接觸該纖維或其他材料的含水液體潤溼。而材料的潤溼程度可用所涉及的液體和材料的接觸角和表面張力來描述。適合測定特定纖維材料的潤溼性的設備和技術可由Cahn SFA-222表面力分析系統或者實質上等價的系統提供。當用此種系統測定時，接觸角小於90°的纖維被稱為「可溼」的或親水的，而接觸角等於或大於90°的纖維則為「不可溼」的或疏水的。
這裡所使用的術語「宏觀表面特徵」描述一種三維特徵，從表面伸出並大到足以僅用肉眼就能感覺或檢查到，可心的是，此種特徵具有至少一個尺寸大於3/32英寸(～1mm)，更可心的是，此種特徵具有至少一個尺寸大於1/16英寸(～1.5mm)，進一步可心的是，此種特徵具有至少一個尺寸大於1/8英寸(～3mm)，最可心的是，此種特徵具有至少一個尺寸大於1/4英寸(～6mm)。
這裡所使用的術語「熔噴纖維」是指這樣成形的纖維將熔融熱塑性材料通過許多細小，通常為圓形的模頭毛細孔擠出成為熔融線或絲，進入到匯聚的高速，通常為熱的氣(例如，空氣)流中，該氣流將熔熱塑性材料的絲拉細從而縮小其直徑，可直至微纖維的直徑。隨後，熔噴纖維由高速氣流攜帶並沉積在成形表面上形成由無規分布的熔噴纖維組成的纖網。此種方法公開在，例如，美國專利3,849,241中，授予Butin等人。熔噴纖維是微纖維，可以是連續或不連續的，通常其平均直徑小於10μm，且當沉積到成形表面上時通常發粘。
本文所述使用的「多層層合材料」是指包括由二或更多層材料經層合而成為最終結構的層合材料。例如，一個或多個層可以是紡粘層和/或某些層可以是熔噴層。多層層合材料的一個具體例子是紡粘/熔噴/紡粘(SMS)層合材料。其他多層層合材料公開在美國專利4,041,203，授予Brock等人，美國專利5,169,706，授予Collier等人，美國專利5,145,727，授予Potts等人，美國專利5,178,931，授予Perkins等人，以及美國專利5,188,885，授予Timmons等人。多層層合材料可通過向移動成形帶上順序地沉積下列層來製造首先是紡粘布層、隨後是熔噴布層，最後是另一紡粘布層，然後按照下面描述的方式粘合該層合材料。替代地，可單獨製造諸布層，收集成卷，並在單獨的粘合步驟中將它們合併在一起。此種布的基重通常介於約0.1～12盎司/平方碼(osy)[3～400g/m2](gsm)，或更尤其約0.75osy～約3osy(25～102gsm)。多層層合材料也可具有各種不同數目的、許多不同構型的多個熔噴層或紡粘層，且可包括其他材料如薄膜(F)或共成形材料，例如，SMMS、SM、SFS等等。
這裡所使用的術語「非織造」和「非織造布或纖網」是指具有由單根纖維、長絲或線組成的結構，但它們是交叉鋪置，而不是如針織織物那樣以可辨認方式排列。非織造布或纖網採用多種方法成形，例如，熔噴法、紡粘法和粘合梳理纖網法。非織造布的基重通常以每平方碼材料的盎司數(osy)或每平方米克數(gsm)表示；有用的纖維直徑通常以微米表示。(注，要從osy值換算為gsm值，就用33.91乘osy值)。
這裡所使用的術語「實心」並不完全排除空隙或孔穴在凸起內部的存在。相反，正如本領域技術人員明了的，凸起的成形，由於工藝中各種不同可變因素，可能在凸起中適當留下空洞或孔穴。因而術語「實心」當在這裡使用時，指的是與基礎材料相比，給定凸起的內部不是基本上不含纖維或長絲或者其他固體的。
這裡使用的術語「紡粘纖網」是指包含這樣的細小直徑纖維的纖網，所述纖維成形方法包括將熔融熱塑性材料以絲形式從許多細小、通常為圓形的毛細孔擠出，隨後擠出絲的直徑採用例如下列文獻中的方法迅速縮小美國專利4,340,563，授予Appel等人，和美國專利3,692,618，授予Dorschner等人，美國專利3,802,817，授予Matsuki等人，美國專利3,338,992和3,341,394，授予Kinney，美國專利3,502,763，授予Hartman，以及美國專利3,542,615，授予Dobo等人。紡粘纖維當沉積到成形表面上時通常不發粘。紡粘纖維一般是連續的，平均直徑(從至少10個樣品測得)大於7μm，更常見介於約10～20μm。
這些術語在本說明的下文中還可能做補充規定。
詳細描述如同上面所討論的，本發明提供具有一個或多個宏觀表面特徵的三維非織造布。可心的是，表面特徵具有宏觀大小並為在大部分非織造布表面與接觸該非織造布的身體部分之間提供間隙。此種非織造布在個人護理製品中作為體側襯裡特別有用，例如作為尿布、褲子襯裡等。除了宏觀特徵之外，本發明非織造布可進一步包括小孔和非宏觀凸起。本發明非織造布也可用於製造服裝、醫用產品、清潔用品、包裝材料、建築材料如隔音和隔熱材料等。
本發明非織造纖網的例子表示在圖1A、1B和1C；圖5A、5B和5C；以及圖8中。下面將結合圖1A、1B和1C中所示範例非織造纖網來描述本發明。該非織造纖網是三維非織造纖網100，包括規定x，y-平面的頂側基礎表面104，和伸出到x，y-平面以外的至少一個宏觀表面特徵120，其中宏觀表面特徵120的特徵在於具有伸出到頂側基礎表面104的x，y-平面上方至少約1mm的頂點106的特徵。圖1A、1B和1C所示並在實例1中更詳細地描述的非織造纖網包括宏觀特徵，它具有伸出到頂側基礎表面104的x，y-平面上方至少約2mm的頂點106。圖5A、5B和5C所示並在實例5中更詳細地描述的非織造纖網包括宏觀特徵，它具有伸出到頂側基礎表面104的x，y-平面上方至少約3mm的頂點106。在某些實施方案中，宏觀特徵具有伸出到x，y-平面上方1、1.5、3、5或甚至約6mm的頂點。可心的是，宏觀特徵120具有增加的高度以提供加大的間隙。宏觀特徵高度的增加將增加纖網松厚度T並從而降低非織造纖網的松密度。例如，本發明非織造纖網的區域松密度可小於0.04g/cm3，小於0.03g/cm3，或甚至小於0.02g/cm3。還希望，宏觀特徵120在特定載荷下，例如，在1.2kPa載荷(Pf)下，保持在頂側基礎表面104的x，y-平面上方至少1mm的高度，以大大減少當在非織造纖網100上施加壓力時的接觸。在某些實施方案中，宏觀特徵在載荷下保持在頂側基礎表面104的x，y平面上方至少約1、1.5、3、5或甚至6mm的高度h。圖2A、2B和2C顯示一基本平面物體放在圖1A、1B和1C的非織造纖網上，以展示某些本發明非織造纖網的特徵。物體P與非織造布片材100的接觸面積是直接接觸放在非織造布片材，更具體地說宏觀特徵120，上的物體P的非織造布片材區域106之和。例如，非織造布100的表面特徵120所支撐的物體P的接觸面積是，所有直接接觸放在特徵120上的物體P的特徵或非織造纖網其他部分(若有的話)的面積之和。在圖2A中，物體P與非織造纖網100的接觸面積是在圖2A和2C中所示畫陰影線區域的總合。物體P與具有特徵120的支撐P的非織造纖網的接觸面積百分率，可通過將上面描述的接觸面積除以連接所有直接接觸物品的片材位置的平坦鄰接面積來衡量。例如，如果物體被16個宏觀特徵120支撐，則包括支撐物體P的這些特徵的非織造纖網面積是，在平行於連接所有支撐物體的16個特徵或16個特徵的一部分的非織造布基礎平面的平面測量的鄰接「整塊面積」(Lp×Wp)。因此，接觸面積百分率將是該接觸面積除以整塊面積(Lp×Wp)。在圖2C中，非織造布支撐的物體P傳遞給片材的壓力Pw用被支撐物體P的重量除以在物體下面鄰接平面面積(Lp×Wp)來衡量。表面特徵受到的平均壓力Pf可通過校正到接觸載荷的實際面積來確定。表面特徵受到的平均壓力Pf可通過將Pw除以接觸面積百分率來確定。
可心的是，宏觀特徵120儘量減少與放在特徵上的物體的接觸，使得非織造纖網在給定載荷下與放在宏觀表面特徵上的物體的接觸面積小於支撐物體的非織造纖網整塊面積(Lp×Wp)的50％。更可心的是，非織造纖網在給定物體載荷下與放在宏觀表面特徵上的物體的接觸面積小於支撐物體的非織造纖網整塊面積的40％、30％，甚至小於25％。因此，可心的是，非織造纖網和非織造纖網的宏觀特徵在給定載荷下不完全壓縮，以便使特徵儘可能減少在給定載荷下的接觸面積和提供間隙。還希望，特徵具有回彈性，並在纖網經受3.45kPa載荷以後能回復到某一可測量高度h，可心地大於1mm，以便使特徵在纖網經受3.45kPa並隨後解除以後提供間隙。
非織造布可包括大量宏觀特徵以便在較大面積提供間隙或提供較大支撐作用。宏觀特徵的頻率可在大範圍內變化。例如預計，本發明的非織造纖網可包括，在x，y-平面內，少至1個宏觀表面特徵每1、10、50或甚至100cm2非織造纖網。可心的是，減少每單位面積纖網的宏觀表面特徵數目，以減少接觸面積。在下面實例1～3中的宏觀特徵的頻率為約2個特徵每平方釐米；在實例4和5中，約1個特徵每平方釐米。圖8中所示宏觀特徵的頻率可以是1個特徵每500cm2。
如圖8所示，不一定要沿纖網100的整個表面104都提供宏觀特徵120。例如，可在特定部位如尿布襯裡的靶區提供一個或多個宏觀特徵，以便在那個部位提供間隙，如圖8所示。圖8畫出一種非織造纖網100，它僅包括一個宏觀表面特徵120，其沿外部材料尺寸為約10cm×10cm，並包括一個尺寸為約9cm×9cm的內部開口。宏觀特徵120具有約4mm的高度。該單個宏觀特徵120較好位於尿布襯裡的靶區，以便在嬰兒的襠部與尿布襯裡表面和任何位於靶區內襯裡底下的吸收性材料之間提供間隙。
在一種特定的實施方案中，宏觀特徵保持，在1.2kPa載荷(Pf)下，頂側基礎表面的x，y-平面上方至少1mm的高度。在另一種實施方案中，宏觀特徵保持，在1.2kPa載荷(Pf)下，頂側基礎表面的x，y-平面上方至少1.5mm的高度。在另一種實施方案中，宏觀特徵保持，在1.2kPa載荷(Pf)下，頂側基礎表面的x，y-平面上方至少3、5和甚至6mm的高度。在另一種特定實施方案中，宏觀特徵保持，在1.8kPa載荷(Pf)下，頂側基礎表面的x，y-平面上方至少1mm的高度。在其他實施方案中，宏觀特徵保持，在1.8kPa載荷(Pf)下，頂側基礎表面的x，y-平面上方至少1.5、3和甚至6mm的高度。在另一種特定實施方案中，宏觀特徵保持，在10kPa載荷下，頂側基礎表面的x，y-平面上方至少1mm的高度。在其他實施方案中，宏現特徵保持，在10kPa載荷下，頂側基礎表面的x，y-平面上方至少1.5、3和甚至6mm的高度。本發明非織造纖網可包括下述的宏觀特徵，即其能在非織造纖網頂面與放在宏觀表面特徵上的物體之間在0.3450kPa作用在纖網上的載荷(Pw)下提供至少0.08、0.09，甚至大於0.10cm3/cm2的空氣空間。
在該範例實施方案中，非織造纖網被畫成沿x、y和z方向具有均一組成的單層纖網。然而，本發明非織造纖網可以是沿x和y方向具有均一組成的層合材料。在該範例實施方案中，本發明非織造纖網又是雙組分紡粘非織造纖網。然而，本發明非織造纖網可按照紡粘法以外的其他方法製造且可包括單組分和/或多組分纖維、長絲和層。
紡粘非織造纖網通過將熔融紡絲、連續多組分聚合物纖維沉積到成形表面來成形。雙組分纖維和熔融紡絲是公知的，描述在美國專利5,575,874和5,643,653，授予Griesbach等人，在此將其全文收作參考。多組分熔紡非織造布以及製造多組分熔紡非織造布的方法也是公知的，描述在美國專利5,382,400，授予Pike等人，在此也全文收作參考。多組分聚合物長絲的擠出方法也是公知的。適合製備本發明非織造布的雙組分長絲的材料包括Exxon Mobil(休斯敦，德克薩斯)供應的PD-3155聚丙烯；道化學公司(Midland，密西根)供應的線型低密度聚乙烯(LLDPE)，商品名ASPUN 6811A、2553 LLDPE和61800聚乙烯；以及道化學公司供應的25355和12350HDPE。當聚丙烯是組分A，而聚乙烯是組分B時，雙組分長絲可包含約20～約80wt％聚丙烯和約80～約20wt％聚乙烯。更可心的是，長絲可包含約40～約60wt％聚丙烯和約60～約40wt％聚乙烯。
可心的是，非織造纖網的長絲是捲曲的，以提供膨鬆的非織造布。雖然所畫出的本發明實施方法包括捲曲的多組分長絲，但是本發明涵蓋未捲曲的纖維以及採用其他方法捲曲的纖維，例如，機械捲曲的纖維。捲曲的纖維和纖維的捲曲方法在技術上是公知的。本發明也想到由其他方法製造的非織造纖網的應用，例如，粘合梳理纖網、熔噴纖網和由未捲曲長絲和/或單組分長絲製造的纖網。當紡粘長絲是捲曲的時，本發明布料可有利地生產出膨鬆度較高，回彈性也較好的材料。長絲的捲曲造成一種鬆散纖網結構，在絲與絲之間存在著大量孔隙部分，長絲在長絲的接觸點互相粘合。另外，雖然上面所描述的非織造布是用紡粘雙組分長絲製造的，但要知道，本發明非織造布可以由單組分紡粘長絲、熔噴長絲、粘合梳理纖網、氣流鋪網纖網等來製造。例如，單組分紡粘長絲可按照與實施例中描述的相同方法製造，所不同的是紡絲板將相應地改變以便製造單組分長絲。有關紡粘方法，例如可參見上面給出的專利。另外，纖維可以另一種方式，通過加入聚合物粘合劑組分實現粘合。
可製造包括宏觀表面特徵的紡粘/熔噴/紡粘(SMS)層合非織造布。製造非織造布和SMS非織造布的熔噴法是公知的。合適的熔噴技術和SMS布描述在美國專利4,041,203，在此將其公開內容收作參考。美國專利4,041,203援引了下列有關熔噴技術的出版物，在此也一併收作參考題為「超細熱塑性纖維」的文章，載於《工業工程化學》(Industrial Engineering Chemistry)卷48，第8期，pp.1342～1346，文中描述了在美國海軍研究實驗室(華盛頓特區)完成的工作；海軍研究實驗室報告111437，1954年04月15日；美國專利3,715,251；3,704,198；3,676,242；和3,595,245；以及英國專利說明1,217,892。
紡粘-熔噴一體複合(SMIC)材料在上面提到的美國專利5,575,874和5,643,653，授予Griesbach等人，中描述和舉例說明過。一般而言，SMIC材料可通過在紡粘絲幕的兩側「熔噴上」材料來製備。熔噴模頭可按對稱方式在紡粘絲幕的每一側設置來生產SMIC布。該方法更詳細地描述在美國專利5,575,874和5,643,653，授予Griesbach等人，在此收作參考。所成形的SMIC布可置於包括表面起伏地形特徵的表面上並用熱空氣粘合以提供包括表面特徵的SMIC布。
當用於製造液體吸收製品時，本發明非織造布可用傳統表面處理劑進行處理或者含有傳統聚合物添加劑，以提高布料的潤溼性。例如，該非織造布可用聚氧化烯改性的矽氧烷和矽烷處理，例如，公開在美國專利5,057,361中的聚氧化烯改性聚二甲基-矽氧烷。此種表面處理劑能提高布料的潤溼性。非織造纖網可先進行處理，然後再結合到產品中。
本發明非織造布可包括具有不同液體操縱性能的區的非織造布。更具體地說，本發明非織造布可包括引導沿布料所有三維方向流動的布料沿著與接觸區域共平面的布料長度，沿著與接觸區域共平面的布料寬度和透過布料的厚度或深度。這些具有不同液體操縱能力的區是由具有地形學表面定義的區域造成的。這些地形學區可在基重、密度和/或絲的取向上不同。另外，這些地形特徵可具有進一步提高流體操縱能力的親疏(phobicity)差異。
如上面所述，本發明非織造布可作為隔離層或體側襯裡材料，可包括具有一個大凸起或者幾個較小數目的彼此相隔一定距離的凸起的材料。本發明包括一種非織造布結構，它具有可用來將一個表面與另一表面隔開的宏觀表面特徵，例如將嬰兒襠部與尿布的吸收層隔開。在幾種可心的實施方案中，該結構具有在下列應用中特別可心的物理、美學和功能屬性；包括體側襯裡、及諸如下列一次性吸收製品中作為緩衝材料或襯裡/緩衝組合尿布、訓練褲、失禁墊、女性衛生產品如女性墊、衛生巾和緊身內褲等。
下面的公開內容主要涉及本發明作為在如圖7和8中所示一次性尿布400中所包含的獨特透溼面層片材結構100的應用。雖然這是目前想到的一種可心應用，但要知道，本發明還可用於各種各樣吸收性器具中，既可以是一次性也可以是重複使用的，例如，衛生巾、月經止血墊、失禁墊等，以及非吸收性器具中，例如，工業材料、隔音、絕緣、包裝等方面。通過對面層片材結構700及其在一次性尿布400中的應用的詳細描述，本領域技術人員將能將本發明輕易地推廣到其他器具中。
如前面所述，可心的是，本發明纖網的表面特徵能夠抗壓縮，因此該纖網可作為體側襯裡應用在尿布或其他吸收製品中，以便將吸收製品的吸收劑部分與穿戴者皮膚隔開。在圖6中給出一次性吸收製品的圖示，例如，尿布400。各種不同的層已被切除，為的是更清楚地展示該具體實施方案的結構細節。700標出一種本發明新型面層片材或體側襯裡。一次性尿布400的其他兩個主要組成部分是吸收部件或墊410和後片430。圖6中尿布400的圖是一次性尿布的一種簡化表示。一次性尿布的更詳細描述載於美國專利5,827,259，授予Laux等人，在此收作參考。
圖7畫出沿圖6的直線7-7截取的斷面視圖。表面特徵720將穿戴者皮膚450與位於襯裡700下面的吸收材料410隔開。襯裡420以其底部區域702坐落在吸收材料410上。可心的是，表面特徵的接觸區域小於底部區域的接觸區域。具體地說，可心的是，非織造纖網700的取向是讓在載荷下提供最小接觸的宏觀表面特徵720朝向穿戴者450。也可心的是，穿戴者與襯裡的接觸面積小於穿戴者在襯裡上的表面面積或其足跡的50％，更可心地，該接觸面積小於40％，30％，甚至更可心地，該接觸面積小於25％。據信，穿戴者皮膚與尿布打溼或潮的部分之間接觸的減少可改善穿戴者的皮膚健康。還相信，隔開將改善吸收製品的流體操縱能力。
該表面特徵不需要完全抗壓縮。當壓縮力施加到該地形上時，表面特徵可以被壓縮。例如，當嬰兒坐下時嬰兒的大部分體重傳遞到表面特徵上，於是襯裡和特徵可顯著壓縮，結果在襯裡表面與穿戴者皮膚之間提供很小的間隙。然而，可心的是，在正常使用期間該地形不被完全壓縮，而是該地形仍提供一定程度的間隙。還希望，表面特徵具有回彈性，在正常使用期間可能傳遞到表面特徵上的力不造成其永久變形。具體地說，可心的是，該變形在表面特徵和伴隨結構的彈性極限範圍內。於是，在使用期間表面特徵把穿戴者皮膚與襯裡表面相當大一部分隔開。當嬰兒靜止、爬行或行走時，可心地甚至當嬰兒體重的大部分傳遞到表面特徵或襯裡上時，表面特徵仍將提供一定程度的間隙。
雖然範例實施方案的非織造布纖網是通過紡粘纖網的壓花製造的，但本發明非織造纖網可以通過其他方法製造。本領域技術人員懂得，本發明非織造纖網可通過紡粘方法以外的其他製造纖網的方法和通過壓花以外的其他方法製造。例如，具有宏觀表面特徵的非織造纖網可用以下文獻中描述的方法製造美國專利申請序列號10/136,702，題為「在具有表面特徵的表面上製造非織造布材料的方法和具有表面特徵的非織造布材料」，由郵件快遞程序EL471213680US與本文共同提交，在此收作參考。此外，製造非織造纖網的其他方法也可用來製造包括本發明表面特徵的纖網。例如，非織造纖網可以是粘合梳理纖網(BCW)、共成形纖網、氣流鋪網纖網、紡粘/熔噴/紡粘(SMS)纖網等。另外，纖網可包括或由各種不同材料、纖維素、漿粕纖維、雙組分纖維等製造。本領域技術人員已知的其他修改方案和處理方法也可結合本發明一起使用。
具有穩定化的三維宏觀地形特徵的非織造布可通過平坦非織造布基礎片材的熱成形來生產。非織造布基礎片材可以是粘合梳理纖網(BCW)、共成形纖網、氣流鋪網纖網、紡粘/熔噴/紡粘(SMS)纖網等。可心的是，纖網經過熱成形而具有在小於纖網面積50％上的表面特徵，更可心地小於40％，進一步可心地小於30％，最可心地在小於25％面積上。也可心的是，應選擇纖網的材料和基重以及熱成形的花紋以便使特徵在1.2kPa特徵所受壓力(Pf)下不完全壓縮並提供間隙，更可心地在1.8kPa，甚至在10kPa下不完全壓縮並提供間隙。也可心的是，熱成形的表面特徵至少是1mm高，以便在大部分非織造布材料表面與接觸非織造布材料表面的物體之間提供增加的間隙和空氣流通。還可心的是，所提供的表面特徵至少是1.5mm、3mm、5mm甚至6mm高。
非織造布基礎片材可通過熱成形，從而包括在具有宏觀特性的加熱表面，例如，在加熱壓機上的具有表面特徵的嚙合板，上的宏觀特徵。加熱壓機是技術上熟知的並且容易得到。壓機應設定在足夠高的溫度，以便讓非織造纖網永久變形，但又不高到破壞非織造布的可心性能，例如，透氣性的程度。該成形板可具有各種不同賦予非織造布表面特徵的特徵中的任何一種。第一表面特徵花紋圖示在圖3A、3B和3C中；第二表面特徵花紋圖示於圖4A和4B。每一套板包括第一板和第二板，分別具有表面特徵陣列，例如，方塊或三角形。各種不同其他花紋也是可能的，例如，六角形和菱形，只要一個或多個特徵是宏觀的。可用兩個基本板結構來成形這些板，即，標準陽板和陰板或者交錯對插的板。在這裡所描述的例子中，交錯對插板被用來提供重複的方塊和三角形花紋。將非織造布基礎片材放在二板之間，然後加熱、加壓以便將非織造布基礎片材熱成形。在這些例子中，生產出具有穩定化宏觀地形的三維非織造布片材。雖然所畫出的非織造布包括沿x-方向和y-方向皆均勻分布的表面特徵，但是本發明非織造布可包括僅沿一個方向均勻分布的特徵。而且，本發明非織造布還可包括在布料表面不均勻設置或分布的特徵，且可按照任何圖案設置和分布。
包括宏觀表面特徵的本發明非織造纖網可接受任選的處理劑和/或添加劑的處理以改進纖網的一個或多個性能。例如，纖網的非凸起的區域可用親水處理劑處理以增加流體吸入能力。形成的未處理的凸起區域，即，表面特徵，相對於處理過的非凸起區域將較為疏水。於是，纖網將提供比較乾燥的凸起表面接觸區域並從而改進整個皮膚的乾爽感。表面特徵可沿著結構的整個長度和寬度延伸。表面特徵的剛性可以變化，以提高或降低特徵和非織造纖網的承載能力。
為了更好地理解本發明非織造纖網的某些特徵，下面以非限制性方式給出實例和資料。
對比例A一種尿布襯裡材料被用作對比例，對比例A。對比例A是0.5osy合成纖維非織造纖網，由98wt％埃克森公司(休斯敦，德克薩斯)的3155聚丙烯和2wt％二氧化鈦構成。該0.5osy合成纖維非織造纖網是採用紡粘法成形的。具有圓形斷面的纖維被用來成形纖網並具有約22μm(3dPf)的平均直徑。纖網是通過無規地鋪置連續長絲，隨後對無規鋪置的長絲實施熱點粘合而製成的。纖網的熱點粘合是採用具有14～21％粘合面積和460針/平方英寸的針密度的花紋完成的。針的幾何形狀是菱形。該襯裡材料的進一步細節可見美國專利6,152,904，在此收作參考。
實例1一種具有宏觀表面特徵的合成纖維非織造布纖網，通過先成形粘合不足的、雙組分紡粘纖網，然後將宏觀特徵壓花到該欠粘合纖網上而製成。該宏觀表面特徵是採用以加熱板加熱和加壓而壓花到纖網上的，其中板之一具有至少一個宏觀特徵，從而將永久變形的宏觀凸起賦予了纖網。
該粘合不足的雙組分紡粘非織造布纖網是由雙組分連續長絲製成的。連續雙組分長絲由兩種大致等量的聚合物組分按照並列結構製造的。第一聚合物組分的組成是98wt％埃克森公司(休斯敦，德克薩斯)的3155聚丙烯和2wt％二氧化鈦。第二組分的組成是100wt％道化學公司(Midland，密西根)的61800聚乙烯。紡絲組件的紡絲孔的幾何形狀是0.6mm直徑、長徑比(L/D)4∶1，紡絲板具有，沿橫向，50孔每英寸(19.685孔每釐米)。紡絲組件內的熔體溫度是410°F(210℃)，通過量是0.6g/孔/分(ghm)。成形高度是12英寸(30.5cm)。空氣驟冷器的冷卻風流率是32標準立方英尺每分鐘(scfm)，溫度是50°F(10℃)。吸絲器溫度為常溫，約75°F(23.9℃)，吸絲器壓力是3.5磅每平方英寸(psi)(24.31kPa)。採用7英寸水柱(17,440dyn/cm2)的網下真空將長絲收集到成形網上。採用，進口空氣270°F(132.2℃)、出口空氣溫度180°F(82.2℃)的熱空氣刀(HAK)、壓力是0.8psi(5.52kPa)，HAK在網上方的高度是1.5英寸(3.8cm)，藉以幫助長絲結合為欠粘合纖網。該未粘合非織造布隨後被送到穿透空氣粘合機(TAB)。TAB設定在約270°F(132.2℃)的空氣溫度和0.5psi(34,470dyn/cm2)的空氣壓力，並排氣使纖維成形為欠粘合但成一體的纖網。線速度調節到約290ft/min(88.5m/min)，結果生產出0.5盎司每平方碼(osy)[17g/m2(gsm)]的非織造布材料。
隨後，欠粘合纖網，通過利用加熱和加壓將一種三維「方塊」花紋壓花到纖網中而熱成形為具有穩定化宏觀地形的三維非織造布片材，其中加熱和加壓是由圖3A和3B所示加熱、交錯對插板300和350完成的。每個交錯對插板包括與相對板上的類似凸起花紋彼此嚙合的凸起花紋。第一板300包括方格盤花紋，其方塊凸起如圖3A所示。第一板上的每個凸起310近似3mm高，根部尺寸約5mm×5mm，止於方形遠端頂表面320，其尺寸略大於3mm×3mm(約3.5mm×3.5mm)。各個凸起的排列間距是，沿x和y方向中心到中心大約9.5mm。圖3B中所示第二板350包括類似圖案，由約4mm高的交替方塊凸起310組成，每個凸起310根部尺寸為4mm×4mm，止於方形遠端頂面320，其方形尺寸略微小於3mm×3mm(約2.9mm×2.9mm)。
花紋板加熱到約275°F(135℃)的溫度，然後將粘合不足的纖網放在加熱板上。隨後，在纖網上再放上相對的加熱板，使得第二板上的凸起與第一板上的凸起嚙合，如圖3C所示。隨後，約115psi(793kPa)的壓花壓力施加到板上約35s。在施加足夠熱和壓力使纖網變形之後，分開二板並從二板之間取出纖網。獲得的具有宏觀特徵的三維材料如圖A1、1B和1C所示，具有76密耳(1.93mm)有效松厚度。確定有效松厚度的方法採用STARRET-型膨鬆度測試儀和0.05磅每平方英寸(3,450dyn/cm2)的壓力(Pw)。
實例2重複實例1，不同的是，將成形網和TAB的線速度調節到120ft/min(36.6m/min)，生產出1.2盎司每平方碼(osy)[40.7g/m2(gsm)]的材料。實例2的1.2osy欠粘合材料採用在實例1中描述的方塊圖案熱成形。形成的具有宏觀特徵的三維材料如圖1A、1B和1C所示並具有80密耳(2.0mm)的有效松厚度。
實例3重複實例1，不同的是，將成形網和TAB的線速度調節到約58ft/min(17.7m/min)，生產出2.5盎司每平方欠(osy)[85g/m2(gsm)]的材料。實例3的2.5osy欠粘合材料採用在實例1中描述的方塊圖案熱成形。形成的具有宏觀特徵的三維材料如圖1A、1B和1C所示並具有98密耳(2.5mm)的有效松厚度。
實例4重複實例2，不同的是，1.2osy欠粘合纖網通過將三維「三角形」圖案壓花到纖網上被熱成形為具有穩定化的宏觀地形的三維非織造布片材，其中加熱和加壓由圖4A和4B所示加熱的交錯對插板400和450完成。
1.2osy(40.7gsm)欠粘合纖網通過將三維「三角形」圖案壓花到纖網上被熱成形為具有穩定化的宏觀地形的三維非織造布片材，其中加熱和加壓由圖4A和4B所示加熱的交錯對插板400和450完成。每個交錯對插板包括的三角形凸起圖案與相對板上的三角形凸起類似圖案嚙合。第一板400包括三角形齒狀凸起圖案，如圖4A所示。第一板上的每個三角形凸起410高近似3mm並具有等邊三角形根部，每邊尺寸為約8mm，止於等邊三角形遠端頂面420，每邊尺寸為約5mm。各個凸起的排列間距是，沿x和y方向，中心到中心大約9mm。圖4B中所示第二板450包括類似圖案，由約4mm高的交替三角形凸起410組成，每個凸起410等邊三角形根部尺寸為每邊約8.5mm，止於等邊三角形遠端頂面420，每邊約5mm。
形成的具有宏觀特徵的三維材料表示在圖5A、5B和5C中並具有120密耳(3.05mm)有效松厚度。
實例5重複實例3，不同的是，2.5osy(85gsm)欠粘合纖網通過將三維「三角形」圖案壓花到纖網上被熱成形為具有穩定化的宏觀地形的三維非織造布片材，其中加熱和加壓由圖4A和4B所示加熱的交錯對插板400和450完成。形成的具有宏觀特徵的三維材料表示在圖5A、5B和5C中並具有133密耳(3.38mm)有效松厚度。
試驗方法基重樣品的基重測定方法是，從每一種材料樣品上測量並裁切3英寸(7.6cm)直徑圓形樣品。每個3英寸樣品採用天平稱重。記錄樣品重量的克數，隨後除以樣品面積，就得到樣品的基重。每種材料採用該程序測定並稱重5個樣品，從而獲得每種非織造布樣品的平均基重。
厚度還測定了材料或樣品的厚度。實例材料的厚度是這樣測定的採用STARRET-型膨鬆度測試儀在0.05psi(3,450dyn/cm2)載荷(Pw)下測量樣品材料(纖網)的厚度。測定厚度並以毫米為單位記錄下來。將材料的樣品切成4英寸×4英寸(10.2cm×10.2cm)見方。切取並採用上面描述的程序測量5個樣品，以獲得每種樣品的平均厚度。
松密度各實例的非織造布材料的松密度是由單位面積非織造布材料樣品重量，以每平方米克數(gsm)為單位，除以材料樣品的厚度的毫米數(mm)算出的。纖網厚度是在0.05psi(3,450dyn/cm2)下按照前面厚度測定中所述測定的。將結果乘以0.001換算所得數值為每立方釐米克數(g/cc)。測定每個實例的總共5個樣品並取平均，從而得出密度值。
接觸面積也測定了各實例的非織造布材料的接觸表面面積。試驗設備包括3″×4″(7.6cm×10.2cm)樣品臺，其最小厚度為1/4英寸(6.35mm)、一塊12.25″×5″×3/16″(31cm×12.7cm×0.48cm)LUCITE，每種材料的樣品，切成3″×4″(7.6cm×10.2cm)矩形，體積壓縮計、溫度計、細筆、切成3″×4″(7.6cm×10.2cm)矩形的透明紙以及溼度計。所有採用該程序測量的接觸面積都是名義接觸面積。就是說，接觸面積由各表面特徵與放在特徵上的全平表面之間的接觸來規定。這不是技術上與沿著樣品投影面積上的全平表面接觸的單根纖維面積之和，而是包括單根纖維之間的面積。
初始測定和調試1)在74±4°F(23.3±2.2℃)和50±10％相對溼度的控制環境中進行試驗。
2)樣品應取自在從成形線下來時並且尚未卷繞或包裝時就取下的具有代表性的材料。
3)樣品應從纖網上均勻的和能代表母體材料的部分切取。
4)從每個實例的母體材料切取3個3″×4″(7.6cm×10.2cm)的矩形樣品。
5)每種樣品的初始松密度採用體積壓縮計測定。
6)加上載荷，當讀數穩定4s時記錄下數值。記錄數值以後立刻將樣品從載荷上取下。
初始接觸表面/面積7)將3″×4″(7.6cm×10.2cm)樣品臺放在平坦、水平的表面上面。
8)給3″×4″(7.6cm×10.2cm)樣品鋪在樣品臺上並放在其頂面。
9)通過在樣品頂面蒙上全平透明表面而取得初始表面接觸面積。該方法採用一塊透明紙。
10)材料在讀取初始讀數時的材料上提供小於0.003psi的載荷。
11)從每次接觸地形表面特徵的正上方投影，通過用細筆勾畫周邊記錄下材料的表面接觸周邊。
12)然後，將該材料與全平表面接觸的面積記做初始接觸面積。該面積是根據在步驟11中所做的勾畫確定的。
13)將該初始接觸面積除以樣品投影面積(即，12平方英寸)，就得出接觸表面佔樣品面積的百分率。
在加大載荷下的接觸表面14)為在較重載荷下測定額外的接觸面積，將一片全平矩形Lucite材料放在樣品材料上面。
15)測量Lucite材料的矩形中心。
16)將一片3″×4″(7.6cm×10.2cm)矩形對中地放在該Lucite材料矩形片上並進行勾畫。勾畫的周邊邊緣平行於Lucite材料矩形的邊緣。
17)Lucite材料的尺寸是12.25″×5″×3/16″(31cm×12.7cm×0.48cm)，重量是0.6磅(273g)。
18)將一片透明紙放在Lucite材料上，以便將特徵的周邊記錄到紙上。
19)從每個接觸的地形表面特徵的正上方投影，利用細筆記錄該材料的表面接觸周邊。
20)隨後，記錄該材料的接觸全平表面的材料面積並將載荷條件也記錄下來。
21)將載荷下的接觸面積除以樣品投影面積(即，12平方英寸或77.4cm2)，就得出接觸面積佔樣品面積的百分數。
22)表面特徵受到的平均真載荷可通過板施加在樣品上的重量除以與該全平載荷接觸的樣品面積來確定。例如，在12平方英寸樣品上的0.6磅，若具有20％接觸面積，則在0.25psi
壓力下將表現出20％的接觸面積。
採用兩種不同的重量，1.2磅和6磅(0.545和2.73kg)進行附加的接觸面積測定。接觸面積測定一直持續到該重量等於6磅，或者接觸面積大於90％。
23)將Lucite材料的全平矩形片放在樣品材料上。
24)測量並確定Lucite材料的矩形片的中心。
25)將一片3″×4″(7.6cm×10.2cm)矩形對中地放在該Lucite材料矩形片上並進行勾畫。勾畫的周邊邊緣平行於Lucite材料矩形的邊緣。
26)Lucite材料的尺寸是12.25″×5″×3/16″(31cm×12.7cm×0.48cm)，重量是0.6磅(273g)。
27)在Lucite材料邊緣上每一端添加0.3磅(136.35g)重量，以便將總共1.2磅力加在這12平方英寸纖網上。
28)將一片透明紙放在Lucite材料上，以便將特徵的周邊記錄到紙上。
29)從每個接觸的地形表面特徵的正上方投影，利用細筆記錄材料的表面接觸周邊。
30)隨後，記錄該材料的接觸全平表面的材料面積並將載荷條件也記錄下來。
31)將載荷下的該接觸面積除以樣品投影面積(即，12平方英寸)，就得出接觸面積佔樣品面積的百分數。
32)表面特徵受到的平均真載荷可通過板施加在樣品上的重量除以與該全平載荷接觸的樣品面積來確定。例如，在12平方英寸樣品上的0.6磅，若具有20％接觸面積，則在0.25psi
壓力下將表現出20％的接觸面積。
33)重複步驟22～30，其中步驟26修改成每一側提供2.7磅(1227g)重量，共6磅(2.72kg)總載荷。
34)實驗一直進行到樣品上的總載荷等於6磅，或者樣品與全平材料的名義接觸面積大於90％。
35)步驟29後最多5min時讀取並記錄材料(纖網)的松密度(bulk)。
施加在纖網上的壓力(Pw)參見圖2A，物體P與非織造布100的接觸面積是圖2A和2C中所示畫陰影線的面積之和。特徵120所支撐的物體P傳遞給非織造纖網100的壓力可用被支撐物體P的重量除以連接所有直接接觸物體的片材點的全平鄰接面積來衡量。例如，如果物體由16個宏觀特徵100支撐著，則支撐物體P的非織造纖網的面積是，在平行於連接支撐物體的所有16個特徵或16個特徵中一部分的非織造布基礎平面的平面內測定的鄰接面積(Wp×Lp)。在圖2C中，非織造布所支撐物體P傳遞給片材的壓力可用被支撐物體P的重量除以物體下面的全平鄰接面積Lp乘Wp來衡量。
表面特徵受到的平均壓力(Pf)表面特徵受到的平均真載荷，用板作用於樣品的重量除以與全平載荷接觸的樣品面積來確定。表面特徵受到的平均壓力Pf是通過校正與載荷Pw接觸的實際面積來確定的。這是通過將Pw除以接觸面積百分率實現的。
纖網體積的測定方法非織造纖網體積是根據纖網內部孔隙體積和纖維佔據的體積的測定結果來確定的。纖維體積是由纖網重量除以纖維密度算出的。對於具有高度表面起伏的纖網來說，內部孔隙體積是通過液體飽和實驗測定的，其中將不被包含在內孔隙中的液體從測定結果中扣除。
這可採用根據Burgeni和Kapur在《紡織研究雜誌》(TextileResearch Journal)卷37，pp.356～366(1967)中報導的多孔板法的設備來確定，在此將其公開內容收作參考。該設備包括與可編程步進電機連接的可移動臺和由電腦控制的電子天平。控制程序將臺自動移動到要求的高度，以規定的採樣速率收集數據直至達到平衡，然後將臺移動到下一計算的高度。可控參數包括採樣速率、平衡判據和吸收/解吸循環次數。
該分析數據的收集採用含表面活性劑的液體以便使非織造纖網變得完全可溼，測定是在解吸模式下完成的。就是說，材料在零高度達到飽和，而該多孔板(以及樣品上的有效毛細管張力)以對應於所要求的毛細管半徑或毛細管張力的各單個步驟逐步升高。在零高度，由於非織造纖網表面起伏的原因存在著一定數量被窩藏在纖網與板之間界面中的液體。隨著板的抬高，監測從樣品中流出的液體數量。每隔15s讀取每一高度處的讀數，並假定當4次前後銜接的讀數的平均變化小於0.005g時就達到了平衡。界面液體(在飽和的非織造纖網樣品與多孔板之間界面的)通常是通過略微抬高板(0.5～0.7cm)來除掉。內部孔隙體積以cm3/g表示。
非織造纖網體積是上面描述的內孔隙體積測定值與纖維體積之和。
Vnw＝纖網體積cm3/g)＝內孔隙體積+(1/纖維密度)採用體積壓縮計測定的襯裡與全平表面之間的空間的體積取每個實例的圓形樣品，然後用圓(3″)面積乘樣品的厚度t(t是採用STARRET-型膨鬆度測試儀確定的)來確定樣品通過其上和下平面分離所造成的體積。該體積被規定為Vp，代表將一定形狀材料的上、下平面分開的空間的體積。
Vp(cm3)＝t(cm)×圓面積(cm2)隨後將採用上面描述的方法確定的非織造纖網體積(Vnw)從分隔兩個平面的空間體積(Vp)中減去，就得出不被纖網佔據的二平面之間空間的體積(Vs)。
Vs(cm3)＝Vp(cm3)-Vnw(cm3)由於Vnw和Vp是採用同一圓形樣品面積確定的，所以不被纖網佔據的二平面之間空間的體積(Vs)可用該面積來除，從而確定體積(cm3)/面積(cm2)或Vsa。
Vsa(cm3/cm2)＝Vs(cm3)/面積(cm2)實例中所採用的材料通常是對稱的。因此，單位面積襯裡頂面與皮膚之間空間的體積Vls可通過Vsa除以2來確定。
Vls(cm3/cm2)＝Vas(cm3)/2這一假定對於實例中採用的圖案來說是安全的，因為面朝體側的表面提供與身體最小程度的接觸。因此，假定兩側是對稱的，可以估計出纖網上方的真體積。
回復百分率確定體積回復的方法採用Pw或纖網受到的載荷。樣品被裁成3英寸圓形，然後測定樣品的厚度。樣品材料的厚度是通過，使用STARRET-型膨鬆度測試儀測定樣品材料(纖網)在0.05psi(3,450dyn/cm2)載荷(Pw)下的厚度來確定的。該厚度以一英寸的千分之一為單位衡量。記錄到的數據提供材料的初始膨鬆厚度(厚度0)。
隨後，取出樣品，並將其置於3.45kPa載荷Pw之下。載荷加在上面5min，然後撤掉。讓材料在環境條件下回復5min。然後再次採用膨鬆度測試儀在0.05psi(3,450dyn/cm2)載荷(Pw)下測定材料的厚度，從而獲得最終厚度(厚度f)。
最終厚度除以初始厚度得出體積回復百分率。
％回復＝厚度f/厚度0試驗結果對實施例的試驗結果載於下表A。在表A中，未能提供間隙的材料用符號「-」指出。
表10
權利要求
1.一種三維非織造纖網，具有小於0.04g/cm3的區域松密度，並包含限定x，y-平面的頂側基礎表面和至少一個伸出到x，y-平面以外的宏觀表面特徵，其中宏觀表面特徵的特徵在於具有一個頂點，該頂點伸出到頂側基礎表面的x，y-平面上方至少約1mm並在1.2kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少1mm的高度，其中至少一個宏觀特徵導致接觸放在宏觀表面特徵上的物品，使得非織造纖網與放在宏觀表面特徵上的物品之間的接觸面積，在1.2kPa載荷(Pf)作用下小於支撐物品的非織造纖網整塊面積的50％。
2.權利要求1的非織造纖網，其中宏觀特徵的特徵在於一種具有伸出到x，y-平面上方至少1.5mm的頂點的特徵。
3.權利要求1的非織造纖網，其中宏觀特徵的特徵在於一種具有伸出到x，y-平面上方至少3mm的頂點的特徵。
4.權利要求1的非織造纖網，其中宏觀特徵的特徵在於一種具有伸出到x，y-平面上方至少5mm的頂點的特徵。
5.權利要求1的非織造纖網，其中宏觀特徵的特徵在於一種具有伸出到x，y-平面上方至少約6mm的頂點的特徵。
6.權利要求1的非織造纖網，其中非織造纖網與放在宏觀表面特徵上的物品之間在1.2kPa載荷(Pf)下的接觸面積百分率小於支撐物品的非織造纖網的整塊面積的40％。
7.權利要求1的非織造纖網，其中非織造纖網與放在宏觀表面特徵上的物品之間在1.2kPa載荷(Pf)下的接觸面積百分率小於支撐物品的非織造纖網的整塊面積的30％。
8.權利要求1的非織造纖網，其中非織造纖網與放在宏觀表面特徵上的物品之間在1.2kPa載荷(Pf)下的接觸面積百分率小於支撐物品的非織造纖網的整塊面積的25％。
9.權利要求1的非織造纖網，其中非織造纖網包含大量宏觀特徵，該宏觀特徵的頻率是每100cm2在x，y-平面內的非織造纖網至少1個宏觀表面特徵。
10.權利要求1的非織造纖網，其中非織造纖網包含大量宏觀特徵，該宏觀特徵的頻率是每50cm2在x，y-平面內的非織造纖網至少1個宏觀表面特徵。
11.權利要求1的非織造纖網，其中非織造纖網包含大量宏觀特徵，該宏觀特徵的頻率是每10cm2在x，y-平面內的非織造纖網至少1個宏觀表面特徵。
12.權利要求1的非織造纖網，其中非織造纖網包含大量宏觀特徵，該宏觀特徵的頻率每1cm2在x，y-平面內的非織造纖網至少1個宏觀表面特徵。
13.權利要求1的非織造纖網，其中非織造纖網的區域松密度小於0.03g/cm3。
14.權利要求1的非織造纖網，其中非織造纖網的區域松密度小於0.02g/cm3。
15.權利要求9的非織造纖網，其中宏觀特徵在1.2kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少1.5mm的高度。
16.權利要求9的非織造纖網，其中宏觀特徵在1.2kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少3mm的高度。
17.權利要求9的非織造纖網，其中宏觀特徵在1.2kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少6mm的高度。
18.權利要求1的非織造纖網，其中宏觀特徵在1.8kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少1mm的高度。
19.權利要求1的非織造纖網，其中宏觀特徵在1.8kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少1.5mm的高度。
20.權利要求1的非織造纖網，其中宏觀特徵在1.8kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少3mm的高度。
21.權利要求1的非織造纖網，其中宏觀特徵在1.8kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少6mm的高度。
22.權利要求1的非織造纖網，其中宏觀特徵在10kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少1mm的高度。
23.權利要求1的非織造纖網，其中宏觀特徵在10kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少1.5mm的高度。
24.權利要求1的非織造纖網，其中宏觀特徵在10kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少3mm的高度。
25.權利要求1的非織造纖網，其中宏觀特徵在10kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少6mm的高度。
26.權利要求9的非織造纖網，其中宏觀特徵在1.2kPa物品對非織造纖網接觸區域載荷(Pf)下，在非織造纖網頂面與放在宏觀表面特徵上的物品之間每1.0cm2非織造纖網提供至少0.08cm3空氣空間。
27.權利要求9的非織造纖網，其中宏觀特徵在1.2kPa物品對非織造纖網接觸區域載荷(Pf)下，在非織造纖網頂面與放在宏觀表面特徵上的物品之間每1.0cm2非織造纖網提供至少0.09cm3空氣空間。
28.權利要求9的非織造纖網，其中宏觀特徵在1.2kPa物品對非織造纖網接觸區域載荷(Pf)下，在非織造纖網頂面與放在宏觀表面特徵上的物品之間每1.0cm2非織造纖網提供至少0.10cm3空氣空間。
29.權利要求1的非織造纖網，其中非織造纖網沿x和y-方向具有均一的組成。
30.權利要求1的非織造纖網，其中非織造纖網包含層合材料。
31.權利要求1的非織造纖網，其中非織造纖網包含雙組分纖維。
32.一種三維非織造纖網，具有小於0.03g/cm3的區域松密度，並包含限定x，y-平面的頂側基礎表面和大量以每100cm2非織造纖網至少一個宏觀特徵的頻率伸出到x，y-平面以外的宏觀表面特徵，其中宏觀表面特徵的特徵在於具有一個頂點，該頂點伸出到頂側基礎表面的x，y-平面上方至少約3mm並在1.2kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少3mm的高度，其中宏觀特徵導致接觸放在宏觀表面特徵上的物品，使得非織造纖網與放在宏觀表面特徵上的物品的接觸面積百分率，在1.2kPa載荷(Pf)下，小於支撐物品的非織造纖網整塊面積的40％。
33.權利要求32的非織造纖網，其中宏觀特徵的特徵在於一種具有伸出到x，y-平面上方至少5mm的頂點的特徵。
34.權利要求32的非織造纖網，其中宏觀特徵的特徵在於一種具有伸出到x，y-平面上方至少約6mm的頂點的特徵。
35.權利要求32的非織造纖網，其中非織造纖網與放在宏觀表面特徵上的物品在1.2kPa載荷(Pf)下的接觸面積百分率小於支撐該物品的非織造纖網整塊面積的30％。
36.權利要求32的非織造纖網，其中非織造纖網與放在宏觀表面特徵上的物品在1.2kPa載荷(Pf)下的接觸面積百分率小於支撐該物品的非織造纖網整塊面積的25％。
37.一種三維、壓花非織造纖網，具有小於0.03g/cm3的區域松密度，並包含限定x，y-平面的頂側基礎表面和大量以每1cm2非織造纖網至少一個宏觀特徵的頻率伸出到x，y-平面以外的宏觀表面特徵，其中宏觀表面特徵的特徵在於具有一個頂點，該頂點伸出到頂側基礎表面的x，y-平面上方至少約5mm並在1.8kPa載荷(Pf)下保持在頂側基礎表面的x，y-平面上方至少3mm的高度，其中宏觀特徵導致接觸放在宏觀表面特徵上的物品，使得非織造纖網與放在宏觀表面特徵上的物品的接觸面積百分率，在1.8kPa載荷(Pf)下，小於支撐物品的非織造纖網整塊面積的40％。
全文摘要
提供一種三維非織造纖網，具有小於0.04g/cm
文檔編號D04H3/16GK1650060SQ03809343
公開日2005年8月3日 申請日期2003年4月15日 優先權日2002年4月30日
發明者C·D·芬維克, B·D·海恩斯, K·L·布朗, S·C·保羅, C·M·特魯索克, M·拉姆比多尼斯, S·A·巴拉蒂安 申請人:金伯利-克拉克環球有限公司