可透氣的、液體不可滲透的、有孔薄膜/無紡織物層疊物的製作方法

2023-05-29 04:07:31 3

專利名稱：可透氣的、液體不可滲透的、有孔薄膜/無紡織物層疊物的製作方法
技術領域：
本發明領域本發明總體上涉及用於生產液體不能滲透的阻隔層的材料。所述材料通常被用作一次性尿布、衛生巾、失禁墊、和需要不能滲透液體的阻隔層的其它製品的外層或阻隔層。更具體地講，本發明涉及由透氣性薄膜、有孔薄膜、和無紡基質製成的複合材料，以及生產這種複合材料的方法。
本發明背景諸如一次性尿布、衛生巾、床墊、褲子襯裡、運動褲、失禁墊和服裝等的吸收製品和產品是被設計用於穿著在身體上或放置在靠近身體處，以便吸收排洩的體液的物品。由所述製品吸收的體液包括尿液、血液、月經和由人體在各種時間排洩的其它排洩物。
通常，所述製品是具有多層結構的，並具有可滲透液體的外層，不能滲透液體的阻隔層，和位於所述可滲透液體的外層和不能滲透液體的阻隔層之間的吸收材料。將所述可滲透液體的外層設計成能將體液快速轉移到吸收層中，所述液體可以保留在該層中。所述阻隔層通常是一個外層，但在某些場合下可以位於該製品的內部，防止保留在該製品吸收部位的液體洩露。如果所述阻隔層是吸收性的，所述吸收液體的洩露會導致汙染衣物、床上用品、家具、和其它接近該吸收製品的物品。
很多年以來，諸如聚乙烯和聚丙烯薄膜的液體不可滲透的塑料薄膜一直被用於生產外層和阻隔層。一般，所述塑料薄膜是不能滲透氣體和水蒸汽，以及液體的。所述薄膜能防止或至少減少洩露，這一目的是通過在業已超過該吸收製品的能力，或目標區的負荷業已超過該吸收製品能力的場合下形成一個防止液體從該吸收製品中流出的阻隔物而實現的，以便減弱液體從所述目標區向液體儲存部位轉移。
儘管完全不滲透液體的薄膜很適合防止廢物從吸收材料中滲透到使用該吸收製品的使用者的外部衣物上，使用這種不滲透液體和蒸汽的外層可能導致在該製品吸收液體之後在該製品中保持較高的溼度。通常，會因為這種保留的溼度而產生冷溼感覺。如果所述吸收製品留在穿著者身體上很長時間的話，所產生的冷溼還會產生諸如溼疹的刺激。另外，由於所述外層的完全不滲透性，該吸收製品在吸收液體之前通常會使使用者感到悶熱。
在某些製品中，業已用透氣性、液體不可滲透的阻隔層取代了所述完全不可滲透的薄膜。在本文中，術語「透氣性」是指該阻隔層或薄膜能透過水蒸氣和氣體。換句話說，「透氣性阻隔層」和「透氣性薄膜」可以讓水蒸汽和氣體通過，但不一定讓液體通過。
在某些情況下，透氣性、液體不可滲透的阻隔層是由各種透氣性薄膜製成，所述薄膜因為其分子結構的關係而不能滲透液體，但滲透蒸汽。所述類型的透氣性阻隔層通常包括足夠量的聚合物，如聚乙烯醇(「PVOH」)、聚乙酸乙烯酯(「PVA」)、乙烯-乙烯醇(「EVA」)、聚氨酯、乙烯-丙烯酸甲酯(「EMA」)、和乙烯-甲基丙烯酸(「EMAA」)，以使得該阻隔層是透氣性的。
在授予Braun等的US4,828,556中披露了這樣一種透氣性、液體不可滲透的阻隔物，該專利為本發明的受讓人所共同擁有，並且被全文收作本文的參考文獻。Braun等的透氣性阻隔物是至少包括三層的多層、布樣阻隔物。第一層是有孔的無紡織物；第二層與所述第一層的一面連接，它包括連續的PVOH薄膜；以及第三層，該層與第二層或第一層的不與第二層連接的另一面連接，它包括另一個有孔無紡織物。第二層連續的PVOH薄膜不是微孔的，這表示它在與所述薄膜的上表面和下表面連接部位基本上沒有空隙。
在其它情況下，將透氣性薄膜作成具有微孔，以便提供理想水平的液體不可滲透性和蒸汽可滲透性。所述微孔形成通過所述薄膜的通常被稱為曲折通道的通道。液體接觸所述薄膜的一側沒有通過該薄膜的直接通道。相反，該薄膜中的微孔通道網絡可以阻止液體通過，但允許氣體和水蒸汽通過。
在某些上述製品中，所述透氣性、液體不可滲透的阻隔物是用諸如碳酸鈣的物質高度填充過的聚合物薄膜製成。通過拉伸所述填充過的薄膜以便形成微孔通道，而使得該薄膜成為透氣性的，因為在拉伸期間所述聚合物會與碳酸鈣斷開。
在授予Junker等的US5,591,510中披露了透氣性、液體不可滲透的材料的一種例子。由Junker等披露的織物材料包括一個由紙料製成的透氣性外層和一層透氣的防液體無紡材料。該織物還包括一個具有多個孔的熱塑性薄膜，這些孔使得該薄膜能透氣，同時又能阻止液體直接流過。
透氣性吸收製品的其它設計包括尿布，將其設置在尿布的邊緣部位以便提供某種水平的透氣性，具有溼度轉移部位的製品，所述轉移部位是透氣性板，或者是蒸汽不可滲透的外層，以及具有有孔部位以利於該服裝透氣的製品。在授予Menard等的US5,558,658中披露了具有溼度轉移部位的吸收製品的一個例子。該專利將液體和蒸汽不可滲透的背層用於某些實施方案中，而在其它實施方案中使用液體不可滲透的、蒸汽可滲透的背層。Menard等的專利被本發明的受讓人所擁有，並且被全文收作本文參考文獻。
授予Linman等的US4,681,793披露了一種諸如尿布或衛生巾的吸收製品，該製品使用了一種液體不可滲透的背層。該背層由一個內層(該層接近吸收層)和一個外層(該層構成遠離使用者身體的一面)組成。所述內層由諸如聚乙烯的基本上不能滲透液體和蒸汽的聚合物薄膜或諸如有孔聚四氟乙烯的基本上不能滲透液體、但能滲透蒸汽的材料製成。所述外層包括一層聚合物薄膜，該薄膜具有多個較小的突起，每一個突起在其最高點有一個小孔。
授予Obenour的US4,341,216中披露了一種用於一次性尿布上的雙元件透氣性背層。靠近該尿布吸收材料的內層是諸如聚乙烯的液體不可滲透的薄膜製成。而外層被作成包括液體和蒸汽不可滲透的區域和液體不可滲透的、蒸汽可滲透的區域。在另一種實施方案中，Obenour指出，所述內層包括一個液體不可滲透的區域，以及液體和蒸汽可滲透的區域。在該實施方案中，液體和蒸汽可滲透的區域優選是有孔的，以便能夠通過蒸汽和液體。
另一方面，還對所述吸收製品朝向身體的一側進行了設計，使其成為液體可滲透的。很明顯，吸收製品朝向身體的一側應當允許體液迅速而又有效的通過以便進入吸收材料層。例如，授予Mattingly，III等的US4,690,679中披露了密封在液體不可滲透的阻隔層和有孔薄膜表層之間的吸收材料的用途。該專利所披露的有孔薄膜表層包括通過兩種聚合物的共擠壓生產的雙層有孔薄膜。該薄膜是「有孔的」，就是說它包括多個孔，這些孔從所述薄膜的上表面延伸到該薄膜的下表面。
儘管有關吸收製品背層的各種設計在本領域中是眾所周知的，但現有的背層不能以本發明所提供的方式透氣。具體地講，現有技術一般很少提供液體不可滲透的，但蒸汽可滲透的背層設計，以便提供布樣美感，具有較高的脹量和較低的成本。
本發明概述本發明的一個目的是提供一種改進的背層，以便製成吸收製品的外部表層。
本發明的另一個目的是提供一種具有改進的背層的吸收製品。
本發明的又一個目的是提供一種用於吸收製品的液體不可滲透的、蒸汽可滲透的背層。
本發明的再一個目的是提供一種用於吸收製品的液體不可滲透的、蒸汽可滲透的背層，該背層具有某些理想的美學特徵。
本發明還有一個目的是提供一種用於生產液體不可滲透的、蒸汽可滲透的層疊物的方法，所述層疊物是有孔的並可用作吸收製品的背層。
上述及其它目的是通過提供一種透氣性(蒸汽可滲透的)、液體不可滲透的有孔薄膜/無紡織物層疊物而實現的。該層疊物至少包括三層一層無紡織物、一層有孔薄膜、和一層透氣性、但液體不可滲透的薄膜。以上各層可以任何順序排列，這就是說有孔薄膜層可以夾在透氣性薄膜層和無紡織物層之間，或者透氣性薄膜層可以夾在有孔薄膜層和無紡織物之間。
所述無紡織物可以包括任何無紡材料，並優選為紡粘、熔噴、或紡粘/熔噴/紡粘材料。所述無紡織物可以包括單組分纖維或雙組分纖維，該雙組分纖維以皮/芯形式排列或並排排列。
所述有孔薄膜可以是任何熱塑性薄膜，包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯或聚乙烯的共聚物、或碳酸鈣填充的薄膜。用於獲得有孔薄膜層的具體開孔技術可以改變。所述薄膜可以製成為有孔薄膜或者製成連續的無孔薄膜，然後再進行機械開孔處理。
具體的透氣性薄膜可以改變，並可以包括以下薄膜聚乙烯醇(「PVOH」)、聚乙酸乙烯酯(「PVA」)、乙烯-乙烯醇(「EVA」)、聚氨酯、乙烯-丙烯酸甲酯(「EMA」)、和乙烯-甲基丙烯酸(「EMAA」)，以及滿足本發明要求的微孔薄膜。另外，所述透氣性薄膜可以包括兩種或兩種以上透氣性聚合物的混合物或者可以由諸如聚乙烯的非透氣性聚合物和足夠量的透氣性聚合物的混合物製成，使得總的薄膜具有足夠的蒸汽滲透性特徵，以便能將其歸類為透氣性的。
在生產透氣性薄膜/無紡織物層疊物時，可以用多種方法將需要的層粘接在一起。熱粘接、粘接劑粘接、和超聲波粘接僅僅是各種粘接技術的例子，可將這些粘接技術用於本發明方法中將有孔薄膜層或透氣性薄膜層粘接在無紡織物上。可以用各種方法將透氣性薄膜層粘接在有孔薄膜層上，包括擠壓塗敷，熱層壓，粘接劑層壓、和超聲波粘接。
所述有孔薄膜層可以大約4-40密耳的厚度使用，所述厚度是在有孔薄膜成型之後決定的。透氣性薄膜層通常以大約0.01-5密耳的厚度使用。無紡織物層通常具有大約0.25-大約5.0盎司/碼2(osy)的基重。
在使用時，可將本文所披露的背層用作各種吸收製品的外層。所述吸收製品包括一次性尿布、衛生巾、床墊、褲子襯裡、運動褲、失禁墊和服裝等。可以任何方向將所述背層安排在吸收製品上，但優選這樣粘接，使得無紡織物層向外，並且與使用者的衣物接觸，而有孔薄膜和透氣性薄膜層向內朝向該吸收製品的吸收核心。
下面將對本發明的其它目的、特徵和方面做更詳細的說明。
附圖的簡要說明在本說明書的其餘部分提供了對本領域普通技術人員來說，對本發明的完整而且足夠的說明，包括其最佳方式，包括對附圖的說明，其中

圖1是表示本發明的透氣性、液體不可滲透的、有孔薄膜/無紡織物層疊物的剖視圖。
圖2是表示本發明的透氣性、液體不可滲透的、有孔薄膜/無紡織物層疊物的另一種實施方案的剖視圖。
圖3是以衛生巾為代表的吸收製品的平面圖，該吸收製品使用本發明的透氣性、液體不可滲透的、有孔薄膜/無紡織物層疊物作為背層。
圖4是圖3所示衛生巾沿線4-4的剖視圖。
圖5是用於對聚合物薄膜進行開孔的方法和裝置的示意性側視圖，該薄膜可用於本發明的層疊物中。
圖6是一種代表性造型輥的局部透視圖，該造型輥可用於圖5所示裝置上，以便製成可用於本發明層疊物上的有孔薄膜。
圖7是位於造型輥上的開孔圖案的上視圖，所述圖案業已展開在一個水平面上，該圖案可以用作生產所述有孔薄膜的圖案，該有孔薄膜可用於本發明層疊物中。
圖8是沿圖7中線B-B的剖視圖。
在本說明書和附圖中重複使用編號是為了表示本發明的相同或相似的特徵或元件。
優選實施方案的詳細說明本領域普通技術人員可以理解的是，本說明書僅僅是代表性實施方案的說明，並不是要限定本發明的較寬的範圍，所述較寬範圍體現在代表性結構中。
本發明通過提供由無紡織物層、有孔薄膜層、和透氣性薄膜層製成的透氣性、液體可滲透的、有孔薄膜/無紡織物層疊材料實現了上述目的和需要。可以對所述層進行排列，使有孔薄膜層或透氣性薄膜層與無紡織物層連接。所述層疊材料特別適用於生產一種用於諸如尿布、衛生巾、和失禁服裝等的各種吸收製品的液體不可滲透、蒸汽可滲透的背層。
圖1表示本發明層疊物的一種實施方案。層疊物10包括一個無紡織物層12，該層具有第一表面14和第二表面16。層疊物層40包括一個具有第一表面22和第二表面24的透氣性薄膜層20，以及具有第一表面32和第二表面34的有孔薄膜層30，該層按下文所述方式通過透氣性薄膜層20連接到無紡織物層12的第二表面14上。所述附圖不一定示出通過有孔薄膜層30的具有任何特定形狀或直徑的孔。可以理解的是，有多個孔通過有孔薄膜層30，從有孔薄膜層30的一個表面延伸到另一個表面，並可以具有任何希望的形狀和任何希望的直徑。
參見圖1，透氣性薄膜層20的第一表面22連接於有孔薄膜層30的第二表面34，而透氣性薄膜層20的第二表面24連接於無紡織物層12的第一表面14，以便將透氣性薄膜層20夾在無紡織物層12和有孔薄膜層30之間。另外，以上各層可以如圖2所示方式排列，其中，層疊物110將有孔薄膜層30的第一表面32連接於透氣性薄膜層20的第二表面24，而有孔薄膜層30的第二表面連接於無紡織物層12的第一表面14，以便將有孔薄膜層30夾在無紡織物層12和透氣性薄膜層20之間。
層疊材料10或層疊材料110的任一種排列都適用於本申請。如上文所述，所述層疊材料可以用作各種一次性吸收製品的背層。
在圖3中示出了可以使用本發明層疊材料的一種特定吸收製品的例子。圖3表示衛生巾210，它具有一個液體可滲透的表層215，它可以繞衛生巾210的周邊220熱粘接於背層214上。可將縱向分布的壓敏粘性條218設置在背層214的朝向衣服的一側。這些粘性條218是用於將衛生巾210粘接在內衣的褲襠部分的。在粘性條218上面覆蓋有一個保護性可揭條219，該保護性可揭條是用於防止粘性條218在使用之前被汙染和發生意外粘接的。
如圖4所示，它是沿圖3中線4-4的衛生巾210的剖視圖，將一個吸收核心211密封在背層214和液體可滲透的表層215之間。液體可滲透的表層215通常具有多個通孔216，以便體液容易通過到達吸收核心211。
圖3和4所示衛生巾僅僅是可以用本發明的液體不可滲透的、蒸汽可滲透的層疊物作為背層的各種類型吸收製品的代表。可以利用具有液體不可滲透的、蒸汽可滲透的背層的諸如尿布、失禁裝置、和床墊等的各種吸收製品的任一種都可以使用本發明的層疊物。用採用了本發明層疊物的背層生產所述製品的方法為本領域技術人員所熟知。
在本文中，「無紡織物層」和「無紡織物」是指具有單一的纖維或紗線交織在一起的結構，而不是以編織織物的規則的、重複的方式交織的結構的織物。本發明之所以優選無紡織物是因為它能以比典型的編織織物低的成本為背層增加布樣美感。
無紡織物可以由多種方法製成，例如，熔噴方法、紡粘方法、共成型方法、紡粘/熔噴/紡粘方法和粘接梳理成網方法。無紡織物的量和厚度通常取決於該織物的基重。基重通常是以每平方碼材料的盎司數(osy)或每平方米的克數(gsm)表示，而纖維直徑通常是以微米表示(在將osy換算成gsm時，乘以33.91的係數)。
熔噴纖維是通過從多個細的、通常為圓形的、膜孔中以熔融絲線或長絲的形式將熔融熱塑性材料擠壓到聚集的高速氣流(例如空氣流)中而製成的，所述氣流能使長絲變細並降低其直徑。熔噴纖維的直徑通常小於10微米。在成型以後，熔噴纖維由高速氣流攜帶並沉積在一個收集表面上，形成隨機分布的熔噴纖維織物。熔噴材料的產生是通過NRL報導4364(「超細有機纖維的生產」，V.A.Wendt，E.L.Boon，和C.D.Fluharty)；和NRL報導5265(「用於生產超細熱塑性纖維的改進裝置」，K.D.Lawrence，R.T.Lukas，和J.A.Young)證實的。例如，可用於生產用於本發明的無紡織物的熔噴方法披露於授予Buntin等的US3,849,241中，該專利被全文收作本文參考文獻。
本發明層疊物的無紡織物層還可以是紡粘織物材料。紡粘纖維是從紡絲板的多個細的、通常為圓形的小孔中擠出熔融熱塑性材料而製成的小直徑的纖維，然後通過非吸引或吸引性流體拉伸或其它紡粘機構將擠出長絲的直徑迅速降低。紡粘纖維通常是連續的，並且其直徑大於7微米，而且其直徑通常為大約10-20微米。紡粘方法披露於以下美國專利中授予Appel等的US4,340,563，授予Dorschner等的US3,692,618，授予Matsuki等的US3,802,817，授予Kinney的US3,338,992，授予Hartman的US3,502,763，授予Kinney的US3,341,394，授予Levy的US3,502,763，授予Levy的US3,909,009，和授予Dobo等的US3,542,615，以上所有專利均被全文收作本文參考文獻。
本發明層疊物的無紡織物層還可以是紡粘/熔噴/紡粘或SMS材料。一種典型的SMS材料披露於授予Brock等的US4,041,203中，該專利被全文收作本文參考文獻。其它SMS製品和方法披露於以下專利中授予Timmons等的US5,464,688，授予Collier等的US5,169,706，和授予Brock等的US4,766,029，以上專利均被全文收作本文參考文獻。一般，SMS材料包括夾在兩個外部紡粘織物之間的熔噴織物。所述SMS層疊物業已由Kimberly-Clark公司以Spunguard和Evolution為商標上市銷售若干年。所述SMS層疊物上的紡粘層提供耐磨性，而內部熔噴阻隔層提供孔隙度和額外的布樣感覺。
進一步介紹實施熔噴、紡粘、和共成型方法的其它參考文獻包括US3,016,599，US3,755,527，US3,704,198和US4,100,324，以上專利均被全文收作本文參考文獻。
粘接梳理織物是由成包購買的短纖維製成的。將所述包放在清棉機上，由該清棉機分離所述纖維。然後讓所述纖維通過梳理裝置，由該裝置將所述短纖維沿機器方向進一步斷開和排列，以便形成沿機器方向取向的纖維無紡織物。一旦形成所述織物，就通過若干粘接方法中的一種或幾種進行粘接。一種粘接方法是粉末粘接，其中，將粉狀粘接劑分布在所述織物上，然後激活粘接劑，通常是通過用熱空氣加熱所述織物和粘接劑而進行激活的。另一種粘接方法是成型粘接，其中，將加熱的壓延輥或超聲波粘接裝置用於將纖維粘接在一起，通常是在織物上進行局部粘接，如果必要的話也可以對其整個表面進行粘接。
本發明的無紡織物層無論是由紡粘、熔噴、SMS、或其它材料製成，通常都由聚合物組成，如聚醯胺、聚烯烴、聚酯、聚乙烯醇、聚氨酯、聚氯乙烯、多氟烴、聚苯乙烯、己內醯胺、聚乙烯乙酸乙烯酯、聚乙烯丙烯酸正丁酯、纖維素和丙烯酸樹脂或其共聚物和共混物。適用於所述無紡織物層的聚烯烴包括聚乙烯，例如，高密度聚乙烯，中密度聚乙烯，低密度聚乙烯和線性低密度聚乙烯；聚丙烯，例如，全同立構聚丙烯，間同立構聚丙烯，其混合物，和全同立構聚丙烯和無規立構聚丙烯的共混物；聚丁烯，例如，聚(1-丁烯)和聚(2-丁烯)；聚戊烯，例如，聚(1-戊烯)和聚(2-戊烯)；聚(3-甲基-1-戊烯)，聚(4-甲基-1-戊烯)；及其共聚物和共混物。合適的共聚物包括由兩種或兩種以上不同的不飽和烯烴單體製備的無規共聚物和嵌段共聚物，如乙烯/丙烯和乙烯/丁烯共聚物。適用於織物的聚醯胺包括由尼龍6、尼龍6/6、尼龍4/6、尼龍11、尼龍12、尼龍6/10、尼龍6/12、尼龍12/12、己內醯胺和鹼性氧化二胺等的共聚物，及其共混物和共聚物製成的纖維。合適的聚酯包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸亞丁基酯、亞環己基-1，4-二亞甲基對苯二甲酸酯，及其間苯二酸酯共聚物，及其共混物。
另外，可將雙組分纖維用於生產本發明的無紡織物層。雙組分纖維是由至少兩種聚合物製成，所述聚合物是從獨立的擠壓機中擠出的，然後再紡絲在一起形成一根纖維。例如，所述雙組分纖維的結構可以是皮/芯結構，其中，一種聚合物由另一種聚合物環繞，或者是如授予Kaneko等的US5,108,820中披露的並排結構，或者為「海島」結構。
還可以使用雙組分纖維。雙組分纖維是由從同一個擠壓機中作為混合物擠出的至少兩種聚合物組成。這種纖維有時被稱為多組分纖維，通常一種聚合物的原纖維存在於主要聚合物的基質中。例如，所述一般類型的纖維披露於授予Gessner的US5,108,827中。
重要的是要理解各種無紡織物及生產無紡織物的方法中的任一種都可用於本發明的層疊物。所使用的具體無紡織物取決於將採用該無紡織物的背層的特定用途的具體希望的特徵。
本發明層疊物中的透氣性薄膜層20可以包括液體不可滲透的，但蒸汽可滲透的任何聚合物薄膜。換句話說，用於該層的薄膜必須能使得諸如水蒸汽和氣體的蒸汽通過，但阻止液體通過。在本文中，液體和蒸汽和氣體的區別在於液體具有典型的容易流動的特徵，少有或沒有分散的傾向，而蒸汽呈氣體狀態，或者懸浮於氣體狀態中，並且容易分散。很明顯，施加足夠的壓力可使蒸汽變成液體。
透氣性薄膜層20的透氣性與有孔薄膜層30的組合，能確保由本發明層疊物製成的任何背層可以允許蒸汽形式的水分進入和排出該製品的吸收部分。不過，必須將透氣性薄膜層20製成使保留在該製品的吸收核心211中的液體不會通過背層214洩露。
可將各種透氣性薄膜用於本發明。可以使用的一種類型的薄膜是無孔連續薄膜，因為其分子結構能夠形成一種蒸汽可滲透的阻隔層。在各種聚合物薄膜中屬於這一類型的包括由足夠量的聚乙烯醇，聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙烯醇、聚氨酯、乙烯-丙烯酸甲酯、和乙烯-甲基丙烯酸製成的薄膜，使得該薄膜能透氣。儘管本發明人不希望固守特定的操作機制，但相信由所述聚合物製成的薄膜溶解水分子，並允許這些水分子從所述薄膜的一個表面轉運到另一個表面。因此，所述薄膜可以充分地連續，即無孔，以使得其成為液體不可滲透的，但仍然具有蒸汽可滲透性。
可以用作本發明的透氣性薄膜層的另一種類型的薄膜是微孔薄膜。微孔薄膜具有多個互相連接的空隙或孔，由它們形成將水分子從一個表面轉運到另一個表面的通道。水分子是在所述薄膜表面的相對溼度差的作用下通過所述通道移動的，具有較低溼度的表面從具有較高溼度的表面吸取水分子。所述薄膜上的通道足夠小，因此只有蒸汽而不是液體能夠通過它們。儘管所述微孔薄膜可能適用於本發明，但優選上述無孔薄膜。
所述透氣性薄膜層通常以大約0.01-大約5密耳的厚度使用。更優選，所述透氣性薄膜層的厚度為大約0.01-大約1.0密耳。
在本文中，術語「有孔的」是指與無孔相反的有孔的基質，特別用於說明具有多個孔的薄膜，這些孔連接該薄膜的第一外表面和第二外表面。所述有孔薄膜上的孔允許液體和蒸汽及氣體自由通過該薄膜。
在本發明的層疊物中，有孔薄膜30的使用增加了該層疊物的厚度和松密度或脹量，而不會過高的增加成本。大多數吸收製品的使用者希望吸收製品具有一定的脹量或松密度。一般來說，增加吸收製品的脹量，會增強使用者的感覺，使使用者覺得該製品能夠吸收大量的液體。有孔薄膜層30通過增加層疊物的厚度實現了這一目的，所增加的厚度通常被稱為Z-方向厚度(與形成水平面的x-和y-方向相對)。另外，所述有孔薄膜能提供足夠大的通道，較好地進行蒸汽轉移。
最後，如圖2所示，當將有孔薄膜30放置在透氣性薄膜20和無紡織物層12之間時，該有孔薄膜層在透氣性薄膜和無紡織物層之間起著間隔物的作用，以便降低該吸收製品的使用者感覺到的潮溼程度。這一目的是通過由有孔薄膜吸走有可能出現在透氣性薄膜層20上的水蒸汽凝聚物而實現的。
任何有孔聚合物薄膜都可用於本發明。所述有孔薄膜可以是在生產之後通過機械方法開孔的，或者是作為有孔基質最初形成的。
通常，有孔薄膜層30可以由可以製成薄膜的任何材料製成，包括，但不限於聚烯烴和聚丙烯酸酯及其共聚物和混合物。具體地聚合物包括，但不限於聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、和亞乙基乙酸乙烯酯。如果用熱粘接和超聲波粘接將所述各層粘接成層疊物的話，可以選擇一種有孔薄膜，該薄膜能夠通過加熱或超聲波粘接在所述透氣性薄膜層上。
用於生產有孔薄膜的方法眾所周知。鑄造和吹塑有孔薄膜就是兩種這樣的例子。適用於本發明層疊物的有孔薄膜包括由德拉華州的Middleton用擠壓技術生產的AET聚乙烯CKX215；來自義大利Agliana的Sultex SRL的SULTEX PF-10EVA/(LDPE/PP)/EVA薄膜和來自日本東京的Mitsui有限公司的Mitsui的低密度聚乙烯薄膜。AET聚乙烯CKX215薄膜的開孔百分比面積大約為28％，SULTEXPF-10薄膜的開孔面積為18-22％，而Mitsui薄膜具有22-24％的開孔面積(開孔面積是通過規定一個單位面積，計算該特定單位面積上的所有開孔的表面積，用該特定單位面積上的總面積除以所述總的開孔面積並乘以100的係數得到百分開孔面積)。
另外，薄膜可以是在生產之後機械開孔的。對薄膜進行機械開孔的一種方法披露於授予Morris的US4,820,294中，該專利被全文收作本文參考文獻。如Mooris的專利所述，讓塑的薄膜與安裝在旋轉輥上的若干針進行壓力接觸。然後將所述針從薄膜上收回流向所需要的孔。
對薄膜開孔的其它方法和其它材料包括授予Thompson的US3,929,135中的真空薄膜開孔方法；披露於授予Minto的US4,469,734中的熔噴無紡織物開孔方法；和披露於授予Endler的德國專利2614160和授予Giacometti的歐洲專利申請號0598970A1中的薄膜開孔方法和其它基質。
另外，在例1中披露的用於生產有孔薄膜的方法和裝置可用於對薄膜開孔。在圖5所示方法中，用總體上表示為元件410的開孔裝置對無孔的連續薄膜414進行開孔製成有孔薄膜432。開孔裝置410包括用於卷繞薄膜414的薄膜退繞裝置412。為了控制在該方法中形成的有孔薄膜的特性，控制退繞裝置412的速度是有利的。結果，需要為每一個退繞裝置提供驅動和/制動裝置(未示出)以便控制退繞裝置的速度。所述驅動和/制動裝置廣為人知，並通常與所述退繞裝置組合使用控制張力。
對所述連續的聚合物薄膜414進行退繞，並送入開孔組件420。開孔組件420包括一個造型輥422和一個支撐輥424，這兩個輥是彼此相應地驅動和/或制動的，以便使輥422和424之間產生速度差。例如，用於驅動造型輥422和支撐輥424的合適裝置包括電動馬達(未示出)。
造型輥422通常是由諸如鋼材的耐磨材料製成。造型輥422具有由突起部位或突起物426(如圖6所示)組成的圖案，該圖案由凹陷部位428的圖案間隔。將突出部分426設計成能接觸支撐輥424的表面。造型輥422上的突出部分426的大小、形狀、圖案和數量可以改變，以便滿足開孔薄膜的具體特徵要求。
支撐輥424的特徵是其表面比造型輥422更平滑一些，並且優選是平的。不過，支撐輥424可以具有小的圖案，但仍然被視為是平的。例如，如果支撐輥是由比造型輥軟的表面製成或具有較軟的表面，如摻有棉花的樹脂或橡膠表面，它可以形成不規則性，但仍然被視為是平的。由支撐輥424提供造型輥422和待擠壓的薄膜414的支撐。通常，支撐輥424是由鋼材或諸如硬化橡膠、樹脂處理的棉花、或聚亞胺酯的材料製成。
造型輥422和支撐輥424具有用於將其表面加熱到所需溫度的裝置(未示出)。加熱和/或冷卻可以影響所生產的有孔薄膜的特徵。常用的加熱裝置包括熱油和電阻加熱。
支撐輥424和造型輥422是以不同的速度反方向轉動的。其速度通常是在所述輥的表面測定的，並可以表達為造型輥的與支撐輥的速度比。在使用時，造型輥422通常以快於支撐輥424的速度轉動。不過，在某些場合下，可能希望以相同的速度轉動所述輥或者使支撐輥424的轉速快於造型輥422的轉速。
支撐輥424和造型輥422彼此之間的位置可以改變，以便在兩輥之間形成一個輥隙區230。輥隙的壓力可以根據織物本身的特性和需要開孔的類型而改變，並且通常是通過連接於所述輥上的液壓缸(未示出)控制的。輥隙壓力通常為每線性毫米大約2.0-大約6.0千克(kg/1mm)。
造型輥422和支撐輥424之間不同的速度和壓力可以在造型輥422上的突出部分426和支撐輥424的表面之間產生剪切力。這種剪切作用起著劃擦薄膜的作用，並在該薄膜上形成孔。
當有孔薄膜432離開開孔組件420時，可將其收集在薄膜卷繞裝置434上，以便形成一卷有孔薄膜436。卷繞裝置434類似於退繞裝置412，可以用電動馬達或其它能夠改變的傳動源驅動(未示出)。卷繞速度與退繞速度相似，也可以影響有孔薄膜的特性。
對於本發明的層疊物來說，具體的有孔薄膜和生產該薄膜的方法並不重要。應當理解的是，具有本文所披露的代表性有孔薄膜的一般特徵的任何有孔薄膜均可用於生產所述層疊物。
所述有孔薄膜可以大約4-大約40密耳的厚度使用，更優選大約大約4-大約25密耳的厚度。更優選地是，所述有孔薄膜的厚度為大約10-大約20密耳。本文所使用的厚度是在所述薄膜上開孔之後測定的厚度。在開孔之前，所述薄膜比較平。在開孔之後，該薄膜將具有扁平區(「平地」)以及突出部分(「錐體」)。有孔薄膜的厚度測定包括扁平部位和突出部分的高度。
可以將本發明的層疊物作為背層連接上去的吸收體可以包括能夠吸收液體的任何材料。通常，吸收核心211包括由空氣成網的纖維素纖維組成的墊，通常被稱為木漿絨。也可以使用諸如棉花的天然纖維。另外，吸收核心211可以包括共成型材料，該材料包括纖維素纖維和合成聚合物的混合物。例如，共成型材料可以包括纖維素纖維和熔噴聚烯烴纖維的空氣成網混合物。
吸收核心211還可以包括有效量的無機和/或有機高吸收性材料，以增強該吸收製品的吸收能力。例如，無機超強吸收材料包括吸收性粘土和矽凝膠。有機超強吸收劑包括諸如瓊脂、果膠、瓜耳膠和苔蘚的天然材料，以及諸如水凝膠聚合物的合成材料。例如，水凝膠聚合物包括羧甲基纖維素、聚丙烯酸的鹼金屬鹽，聚丙烯醯胺，聚乙烯醚，羥丙基纖維素，聚乙烯嗎啉代，乙烯磺酸、聚丙烯酸酯、和聚乙烯吡啶等的聚合物和共聚物。所述高吸收性材料通常能夠吸收至少為其重量15倍的水，更優選吸收為其重量大約25-50倍的水。
諸如尿布和衛生巾的吸收製品的應用是眾所周知的，並且披露於諸如授予Menard等的US5,558,658和授予Serbiak等的US5,248,309的專利中，以上兩件專利被全文收作本文參考文獻。
如上文所述，一種典型的吸收製品將採用一種液體可滲透的表層215，該表層在吸收裝置使用時貼在使用者身體上。所述表層應當允許液體較自由地通過，以便有利於保持較乾燥的表面貼著使用者的皮膚。通常，表層215由多孔的無紡材料組成，如由聚烯烴長絲組成的紡粘材料。例如，合適的長絲包括披露於授予Roessler等的US4,762,521中的聚乙烯和聚丙烯長絲，該專利被全文收作本文參考文獻。另外，表層215可以包括一個披露於授予Jackson等的US5,643,240中的有孔薄膜，該專利被全文收作本文參考文獻。
在生產本發明層疊物的方法中，通過典型地將一種薄膜粘接在另一種上的方法將所述透氣性聚合物薄膜層20粘接有孔薄膜層30上。如在下文的例2-6中所述，用於將透氣性薄膜粘接在有孔薄膜上的一種方法是通過直接擠壓將透氣性薄膜敷在有孔薄膜上。可以將如下文所述的普通的擠壓塗敷設備用於所述目的。
其它結合方法包括熱粘接，其中，用加熱實現薄膜之間的粘接，粘接劑粘接，其中，將諸如乳膠的粘接劑用於將薄膜粘接在一起，和超聲波粘接，其中，用超聲波裝置使得薄膜中的成分活化，並通過超聲波粘接在一起。對本發明層疊物的較寬的構思來說，將透氣性薄膜粘接在有孔薄膜上的方法並不重要。
在有孔薄膜和透氣性薄膜層粘接在一起之後，再讓組合的薄膜與無紡織物層12接觸，以便粘接在它上面。如上文結合圖1和2所述，組合的有孔薄膜/透氣性薄膜層疊物的任一面可以粘接於無紡織物層12上，以便形成本發明的透氣性、液體不可滲透的、有孔薄膜/無紡織物層疊物。通常，該粘接是通過讓該製品接觸足於熔化無紡織物層和有孔薄膜/透氣性薄膜層疊物中的一種或兩種的一部分的熱量和/或壓力而通過加熱方式實現的。使用典型的壓延輥的熱粘接方法披露於下面的例7-11中。
粘接無紡織物與組合的有孔薄膜和透氣性薄膜層疊物的其它方法包括粘接劑粘接和超聲波粘接。同樣，對本發明來說具體的粘接方法並不重要，只要用於生產薄膜的聚合物和無紡織物是可以粘接的就行。
另外，本發明不取決於有孔薄膜的哪一面粘接於透氣性聚合物薄膜層或無紡織物層上。眾所周知，有孔薄膜通常具有一個存在突出部分或錐體的側面(被稱為「凸面」)，和基本上為平面的側面，該側面上僅有形成所述突起部分的凹陷或空隙(被稱為「凹面」)。本發明的有孔薄膜可以用其凸面或凹面粘接於無紡織物上，並可以用其凹面或凸面粘接於透氣性聚合物層上。
本發明透氣性、有孔薄膜/無紡織物層疊物的一種特定代表性例子包括一個機械開孔的聚乙烯薄膜，其基重50gsm，在該薄膜上擠壓塗敷乙烯醇含量為28％的、基重為15gsm或更低的透氣性EVA聚合物薄膜層。然後通過熱粘接將該透氣性薄膜層/有孔薄膜層層疊物粘接於SMS無紡織物上。所得到的複合層疊物適於用作吸收製品的透氣性背層。
以下實施例僅僅是為了幫助理解本發明而提出的代表性製品和方法。按以下實施例製備本發明的層疊物。
例1在類似於圖5所示開孔裝置上生產有孔聚乙烯薄膜。所採用的裝置具有直徑24英寸和24英寸寬的造型輥和支撐輥(儘管也可以採用其它直徑和寬度)。用於在薄膜上形成孔的特定圖案是圖7所示的菱形。圖7表示開孔突出部分300的菱形圖案。線A表示造型輥的水平軸線，好象它放在一個水平面上。圖8表示沿圖7中線B-B排列的造型輥的剖視圖。具體地講，每一個突起部分300具有一個上表面310和一個凹陷或空隙320，它們會在薄膜上形成有孔特徵。用於本實施例中的特定造型輥的連接面積佔整個薄膜表面積的31％-32％。
在生產有孔薄膜時，將造型輥的速度設定為172英尺/分鐘(fpm)，而將支撐輥的速度設定為116(fpm)，以便獲得1.51的差動速度比。將拉伸輥的速度設定為135(fpm)，而將卷繞裝置的速度設定為158(fpm)。將造型輥的溫度設定為200°F(93.3℃)，而將支撐輥的速度設定為180°F(82.2℃)。將造型輥和支撐輥之間的輥隙壓力在操作者一側設定為640磅/英寸2(psi)，在傳動一側設定為636psi。
在上述工藝參數條件下，對含有二氧化肽作為不透明劑的連續的低密度聚乙烯薄膜進行開孔，將該薄膜送入在造型輥和支撐輥之間形成的輥隙。在以上過程中造型輥的實際溫度為190°F(87.8℃)，而在該過程中支撐輥的實際溫度為178°F(81.1℃)。以上參數能生產適用於本發明的有孔薄膜。
應當理解的是，可以用各種方法生產所述有孔薄膜，而且工藝參數可以根據希望該有孔薄膜所具有的特徵和所採用的特定加工設備的能力而改變。例如，可以將86-450fpm的造型輥速與77-381fpm的支撐輥速進行組合，以便提供大約1.11-大約1.88的差數比。另外，可以使用在大約180-大約217°F(82.2-102.8℃)各種設定的造型輥和支撐輥溫度。輥隙壓力可以根據特定的加工設備在465-700psi範圍內變化。可以採用任何數量的各種開孔圖形，以及多種類型的造型輥/支撐輥結構。
例2-6將在上面的例1中所生產的5種有孔薄膜與一層亞乙基乙烯醇一起共擠壓。將被稱為NRM的常用擠壓機用於該過程，該擠壓機是具有長度與直徑的比例為24∶1的3.5」直徑的擠壓機。該擠壓機具有本領域眾所周知的元件，如具有一定轉速的紡絲泵，一個五種溫度的桶形區，和一個模板區。
在本實施例中所使用的EVA獲自Exxon公司，該產品是以Exxon760.36為名稱銷售的。這種特定的EVA的熔點為400°F(204.4℃)。在共擠壓工藝中用不同厚度的EVA薄膜塗敷所述五種有孔薄膜樣品。
在以上五種樣品上使用的EVA的量如下25gsm(以45fpm的速度共擠壓)；15gsm(以70fpm的速度共擠壓)；11.3gsm(以100fpm的速度共擠壓)；10gsm(以113fpm的速度共擠壓)；和9gsm(以125fpm的速度共擠壓)。除了線性速度之外，與例2-6的工藝條件相同。所述工藝條件包括紡絲泵上的熔化壓力(也被稱為排洩壓力)為280psi；電流量為1.3安培；紡絲泵轉速為5rpm；紡絲泵上遊的吸氣壓力為300psi；桶形區的溫度為300°F(148.9℃)、350°F(177.7℃)、375°F(190.6℃)、385°F(196.1℃)、和400°F(204.4℃)；而模板區的溫度為425°F(218.3℃)。
對五種透氣性薄膜/有孔薄膜層疊物中的兩種進行測試，以便測定其水蒸汽轉移速度。蒸汽可滲透的材料所具有的水蒸汽轉移速度或WVTR是該材料允許蒸汽通過它的能力的指標。用於測定材料的WVTR的標準技術是ASTM E96-80，該技術如下。從測試材料上剪裁圓形的樣品。用於測試的測試杯是鑄鋁，有突邊，2英寸深，並裝有機械密封件和氯丁橡膠墊圈。所述杯是由諸如賓夕伐尼亞州費城的Thwing-Albert儀器公司以Vapometer cup#681為名稱出售的。將100毫升蒸餾水注入每一個Vapometer杯中，並將每一種測試樣品放在每一個杯子的上部開口上方。將螺旋突邊擰緊，沿著杯子的邊緣形成密封，留下相關的測試材料的62毫米直徑的圓形部位與環境接觸(一個開口露出大約30平方釐米的面積)。然後對所述杯子進行稱重，放置在一個託盤上，並放入設定為100°F(37.8℃)的強制空氣烘箱中。該烘箱是恆溫烘箱，外面的空氣循環從該烘箱中通過，以避免水蒸汽在烘箱內部集聚。例如，一種合適的烘箱是由伊利諾依州藍島的Blue M電力公司出售的。24小時之後，將所述杯子從烘箱中取出，並稱重。WVTR值是通過用在24小時的時間內減少的重量克數乘以7571並除以24而計算出的。然後將WVTR表達成克/米2/24小時(g/m2/天)。
塗有45fpm(25gsm)的EVA的有孔薄膜的WVTR為494g/m2/天，而塗有125fpm(9gsm)的EVA的有孔薄膜的WVTR為1513g/m2/天。
例7-11將來自例2-6的五種透氣性薄膜/有孔薄膜層疊物中的每一種熱粘接到一層基重為0.5osy的無紡紡粘材料上。在這些實施例中，將透氣性薄膜/有孔薄膜層疊物40的有孔薄膜一側粘接到所述無紡織物的一個表面上，如圖2所示。
為了進行熱粘接，將透氣性薄膜/有孔薄膜層疊物放置在紡粘織物的上面，並進行壓延處理。壓延工藝在本行業中是常用的，並且通常是通過將一種基質送入由造型輥和支撐輥形成的壓花輥隙而實現的。其設置基本上與圖5所示開孔裝置相同，所不同的是採用了一個額外的退繞裝置，以便提供第二種材料(無紡織物或透氣性聚合物/有孔薄膜層)，而所述造型輥沒有突起部分。
在本發明層疊物所採用的特定壓延工藝中，採用90psi的輥隙壓力。將該壓延工藝中支撐輥的溫度設定為100°F(37.8℃)，而將造型輥的溫度設定為150°F(65.6℃)，以便獲得熱粘接的透氣性，有孔薄膜/無紡織物層疊物。
所得到的層疊物具有無紡材料的布樣美感，同時又保留了由透氣性薄膜和有孔薄膜層提供的液體不可滲透的、蒸汽可滲透的特點。
儘管業已用專用術語、裝置和方法對本發明的優選實施方案進行了說明，但該說明僅僅是用於說明目的的。所使用的語言是說明性語言，而不是限定性的。可以理解的是，本領域普通技術人員可以在不脫離在以下權利要求書中提出的本發明的構思和範圍的前提下進行改變和改進。另外，應當理解的是，各種實施方案的方面可以整體或部分形式進行交換。
權利要求
1.一種可透氣的、液體不可滲透的、有孔薄膜/無紡織物層疊物，包括a)一個具有第一表面和第二表面的無紡織物層；b)一個具有第一表面和第二表面的有孔薄膜層；和c)一個具有具有第一表面和第二表面的透氣性聚合物薄膜層，其中，所述有孔薄膜層的所述表面之一粘接在所述透氣性聚合物薄膜層的所述表面之一上，以便形成透氣性薄膜/聚合物薄膜層，而所述透氣性薄膜/聚合物薄膜層粘接於所述無紡織物層的所述表面之一上。
2.如權利要求1的層疊物，其中，所述無紡織物層包括選自下列一組的織物紡粘纖維織物，熔噴纖維織物，紡粘/熔噴/紡粘纖維織物，和粘接梳理織物。
3.如權利要求1所述的層疊物，其中所述有孔薄膜層包括聚烯烴薄膜。
4.如權利要求1的層疊物，其中，所述聚烯烴是聚乙烯。
5.如權利要求1的層疊物，其中，所述透氣性聚合物薄膜層包括選自下列一組的聚合物聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙烯醇、聚氨酯、乙烯-丙烯酸甲酯、和乙烯-甲基丙烯酸。
6.如權利要求1的層疊物，其中，所述透氣性聚合物薄膜層的所述第一個表面粘接於所述無紡織物層的所述第一表面上，而所述有孔薄膜層的所述第一表面粘接於所述透氣性聚合物薄膜層的所述第二表面上。
7.如權利要求1的層疊物，其中，所述有孔薄膜層的所述第一個表面粘接於所述無紡織物層的第一表面上，而所述透氣性聚合物層的所述第一表面粘接於所述有孔薄膜層的所述第二表面上。
8.如權利要求1的層疊物，其中，所述有孔薄膜層的厚度為大約4-大約40密耳，所述透氣性薄膜層的厚度為大約0.01-大約5密耳，所述無紡織物層的基重為大約0.25-大約5.0osy。
9.如權利要求1的層疊物，其中，所述有孔薄膜層的厚度為大約10-大約20密耳，所述透氣性薄膜層的厚度為大約0.01-大約1.0密耳，所述無紡織物層的基重為大約0.25-大約5.0osy。
10.一種吸收製品，包括a)一個液體不可滲透的、蒸汽可滲透的背層；b)一個連接於所述背層上的液體可滲透的表層；和c)一個密封在所述背層和所述表層之間的吸收核心，其中，所述背層包括權利要求1的層疊物。
11.如權利要求10的吸收製品，其中，所述製品是選自下列一組的製品尿布、失禁服裝、衛生巾、床墊、和運動褲。
12.一種生產透氣性的、液體不可滲透的、有孔薄膜/無紡織物層疊物的方法，包括a)將一層有孔薄膜粘接於一層透氣性聚合物薄膜上，形成透氣性/聚合物薄膜層；和b)將所述透氣性/聚合物薄膜層粘接於無紡織物層上。
13.如權利要求12的方法，其中，所述方法包括將所述透氣性/聚合物薄膜層的有孔薄膜層部分粘接於所述無紡織物上。
14.如權利要求12的方法，其中，所述方法包括將所述透氣性/聚合物薄膜層的透氣性薄膜層部分粘接於所述無紡織物上。
15.如權利要求12的方法，其中，所述方法採用熱粘接實現所述粘接。
全文摘要
提供了一種透氣性、液體不可滲透的有孔薄膜/無紡織物層疊物(10),用作諸如尿布、衛生巾和失禁服裝等的各種吸收製品的背層。所述層疊物是由一個透氣性聚合物薄膜層(20)、一個有孔薄膜層(30)、和無紡織物層(12)組成。所述層可以連接在一種結構中,其中,所述透氣性聚合物薄膜層夾在所述無紡織物層和有孔薄膜層之間,或所述有孔薄膜層夾在無紡織物層和透氣性薄膜層之間。還提供了生產所述層疊物的方法。
文檔編號A61F13/15GK1278210SQ98810799
公開日2000年12月27日 申請日期1998年9月11日 優先權日1997年9月12日
發明者B·R·瓊斯, R·L·沙菲爾, M·B·梅傑斯 申請人:金伯利-克拉克環球有限公司