CN100369594C - 三维有孔膜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三维有孔膜，它有由第一平面和第二平面限定的膜厚。该膜包括多个断开的大构件和多个孔。这些孔由多个侧壁限定，这些侧壁在膜的第一表面中产生并总体上沿膜的第二表面的方向延伸而在第二平面中终止。膜的第一表面在所述大构件处与第一平面重合。该膜可用作个人护理用品，诸如卫生巾，它在与包含超吸收材料的吸收芯结合使用时有稳定而低的渗透率。

Description

三维有孔膜

技术领域

本发明一般涉及可用作个人护理用品部件的三维有孔膜材料，这些个人护理用品诸如卫生巾、尿布、失禁用品、棉塞、外科敷料、创伤敷料、垫片、抹布等。本发明特别涉及三维有孔聚合膜，当用作易处理吸收产品中的部件层时其流体处置性能得到改善。

发明内容

本发明提供了一种三维有孔膜，它有第一表面、第二表面以及由第一平面和第二平面限定的膜厚(caliper)。该膜包括多个断续的大构件和多个孔。这些孔由在膜的第一表面中产生并总体上向膜的第二表面方向延伸而在第二平面中终止的多个侧壁限定。膜的第一表面在断续的大构件处与第一平面重合。

膜孔和大构件的相对位置是规则的。这意味着孔和大构件以相互一致而规则的结构设置；即，孔和大构件按相互固定或一致的间隔重复。孔和大构件之间的空间关系限定了在膜的整个表面区域上一致性重复的几何图形。孔和大构件规则布置，所限定的图形在整个膜上一致地重复。

更一致的实验证明，该膜有利于提高流体处置性，重复损坏实验证明，该膜减少了流体吸收次数。当经过重复损伤试验而重复损伤时，即，向相同区域重复引入合成月经流体时，包括非编织覆盖层、中间层和由超吸收聚合体构成的吸收芯的有吸收性的制品经6次损伤的重复损伤时间增加值在40％以下。具体地说，位于非编织覆盖层下面且在包含超吸收聚合体的吸收芯上面的中间层进行实验时，本发明的膜有利于使在6次损伤中重复损伤时间的增加值在约40％以下。本文中所述的膜使用的中间层是正好位于覆盖层附近，且处于覆盖层和吸收芯之间的有吸收性制品的一个层。而且，已知中间层是转移层。在6次损伤中，在优选实施例中，重复损伤时间的增加值低于约30％；在更优选实施例中，重复损伤时间的增加值低于约20％；在最优选实施例中，重复损伤时间的增加值低于约15％。

附图说明

图1是本发明的三维膜的实施例的显微照片。

图1A是沿图1中的线A-A切断开膜的截面图。

图2是本发明的三维膜的另一实施例的显微照片。

图2A是沿图2中的线A-A切断开膜的截面图。

图2B是沿图2中的线B-B切断开膜的截面图。

图3是本发明的三维膜的又一实施例的显微照片。

图3A是沿图3中的线A-A切断开的膜截面图。

图4是本发明的三维膜的另一实施例的显微照片。

图5是用于制造本发明的膜的一种三维地形支持件的示意图。

图6是形成用于制造本发明膜的三维地形支持件的激光刻蚀工件的制造设备的示意图。

图7是用于图6所示的设备的计算机控制系统的示意图。

图8是用于制造有孔膜的支持件的网板钻孔工件的图案文件实例的放大图。

图9是使用图8的图案文件进行激光钻孔之后的工件的显微照片。

图10是制造图2所示的膜的激光刻蚀工件的图案文件的例子的示意图。

图11是用于制造本发明的膜的三维地形支持件的激光刻蚀工件的图案文件的例子的示意图。

图12是利用图11所示的图案文件进行激光刻蚀的工件的显微照片。

图12A是图12所示的激光刻蚀工件的截面的显微照片。

图13是用图12所示的激光刻蚀支持件制造的有孔膜的显微照片。

图13A是用图12所示的激光刻蚀支持件制造的有孔膜的另一显微照片。

图14是可用于通过激光调制制造支持件的图案文件的实例。

图14A是图14所示的图案文件的一组重复例的示意图。

图15是图14所示的图案文件的部分B的放大图。

图16是用于形成图15所示的部分C的图案文件的放大图。

图17是用图14所示的图案文件通过激光调制制造的支持件的显微照片。

图18是图17所示的支持件的一部分的显微照片。

图19是利用图17所示的支持件制造的膜的显微照片。

图20是图19所示的膜的一部分的显微照片。

图21是在膜形成设备上的适当位置用于制造本发明的膜的支持件的示意图。

图22是用于制造本发明的有孔膜的设备的示意图。

图23是图22中的圆形部分的示意图。

图24是现有技术的有孔膜的显微照片。

图25是现有技术的有孔膜的另一实例的显微照片。

图26是本发明的有孔膜的另一实例的显微照片。

具体实施方式

本发明涉及在个人护理用品中尤其有用的三维有孔膜。这些膜可用作身体接触层、流体处置层或个人护理用品的其它部件。已经发现本发明的膜用在诸如女性卫生保护用品的容易处理的有吸收性的制品中时，改善了流体处置特性。

本发明的三维有孔膜有第一表面和第二表面。该膜还有第一平面和第二平面所限定的膜厚。该膜有多个由膜的第一表面中产生并总体上向膜的第二表面的方向延伸而在第二平面中终止的侧壁限定的孔。该膜还包括多个断续的大构件。膜的第一表面在这些大构件处与第一平面重合。

本文中所使用的术语“大构件”是指在眼和膜之间12英寸的垂直距离之间对普通的人体肉眼来说可以看到的膜中的突起。大构件相对于孔以规则结构布置。例如，在一些实施例中，孔可以与大构件交替排列。在其它的实施例中，虽然孔和大构件的相对布置是规则的，但孔和大构件也可以布置成孔比大构件多。对孔和大构件的精确尺寸和形状没有严格规定，只要大构件大到足以对普通的人体肉眼来说能在12英寸的距离看到它，且只要大构件相互不连续并断开就可以了。

图1是本发明的三维有孔膜的实施例的显微照片。图1中所示的膜10有孔隙12和大构件14。孔由侧壁15限定。大构件是膜中不连续的突起并可看出是突起到第一表面的下区16之上。如果假想平面，即第一平面降低到三维有孔膜的第一表面上，就会在彼此分离的多个不连续区域中的大构件的顶部与膜接触。没有必要每个大构件都与假想平面接触；而且，用大构件的最上部分，即从膜的第二表面突起最远的那些部分的大构件来限定第一平面。

在图1所示的实施例中，孔在x方向和y方向上都与大构件交替设置，孔与大构件之比是1。

图1A是沿图1中的线A-A切断开的图1所示的膜10的截面图。如图1A所示，大构件14在第一平面17中是彼此不连续的，且用膜的第一表面的下区16和孔12相互分断开。孔12由侧壁15限定，侧壁15在第一表面中产生并总体上向第二表面的方向延伸而终止在第二平面19中。没有必要使所有孔隙都终止在第二平面19中；而且第二平面由最下面的延伸侧壁15所限定。

在本发明的一个实施例中，至少部分孔有侧壁，所述侧壁有第一部分和第二部分，第一部分在膜的第一平面中产生，第二部分在位于膜的第一和第二平面之间的平面，即，在第一和第二平面之间的平面中产生。

在优选实施例中，膜除了具有含第一部分和第二部分的侧壁的孔之外，还包括其侧壁完全在中间平面中产生的孔，所述第一部分在第一平面中产生，所述第二部分在中间平面中产生。即，膜包含在除了大构件的最上表面所限定的平面之外的平面中产生的孔。

在本发明的具体的优选实施例中，膜包括几种不同类型的孔的组合。该膜包括其侧壁在膜的第一平面中产生的孔。该膜还包括具有侧壁的孔，侧壁的一部分在第一平面中产生，还有一部分在中间平面中产生。最后，该膜还包括其侧壁完全在中间平面中产生的孔。

图2中，孔12由侧壁15限定。大构件14突起到膜20的第一表面的下区16之上。这里的大构件和孔与图1所示的膜中的大构件和孔的形状不同。图2中，大构件由x方向和y方向的孔相互分断开。然而，一些孔由x方向和y方向的第一表面的下区16相互分断开。图2所示的膜20中，孔与大构件之比为2.0。此外，图2所示的膜20中的每个孔的侧壁的一部分在第一平面17中产生，如图2A所示，即，在大构件的边缘18处产生，其侧壁的一部分在第一表面的下区16中产生。

图2A显示了沿图2中线A-A切断开的膜20的截面。大构件14在第一平面17中由孔12彼此分断开，孔12由侧壁15限定，侧壁15在膜的第一表面中产生并总体上向第二表面的方向延伸而在第二平面19中终止。从图2A可见，该截面中所示的侧壁15的多个部分在第一平面17中在大构件14的边缘18处产生。

图2B显示了沿图2中的线B-B截取的膜20的截面。在该具体截面中，看不到大构件，孔12由膜的第一表面的下区16彼此分断开。膜的下区16位于第一平面17和第二平面19之间，所述平面限定了所示的三维有孔膜的膜厚。侧壁15终止在第二平面19中。

图3显示了本发明的三维有孔膜的又一实施例的显微照片，所述膜配置有其它的孔和大构件。图3所示的膜30有配置有大构件14的孔12和配置有大构件24的孔

22。所有的孔12、22和大构件14、24都布置在一起，它们之间的相对位置是规则的。

图3A是沿图3中的线A-A截取的图3所示的膜30的截面。该具体截面显示了第一平面17中相互不连续且由孔12彼此分断开的大构件24和大构件14。孔12由终止在第二平面19中的侧壁15限定。该具体截面中所示的侧壁15的多个部分在第一平面17中在大构件14和24的边缘18处产生。

图4是本发明的三维有孔膜的又一实施例的显微照片。图4所示的膜40有规则布置的孔12和大构件14。

合适的原始膜是薄的、连续的不间断的热塑性聚合材料膜。该膜可以透气或不透气；可以压花或不压花；可以在其一个或两个主表面上进行电晕放电处理或者不受到电晕放电处理；可以在通过涂敷、溅射或将表面活性剂印刷到膜上而形成膜之后，用表面活性剂进行处理，或者，表面活性剂可以在形成膜之前作为混合物加到热塑性聚合材料中。该膜可以包括任何热塑性聚合材料，它包括但不局限于：聚烯烃，诸如高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯；烯烃和乙烯基单体的共聚物，诸如乙烯和乙酸乙烯酯或氯乙烯的共聚物；聚酰胺；聚酯；聚乙烯醇以及烯烃和丙烯酸酯单体的共聚物，诸如，乙烯和丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸亚乙酯的共聚物。也可以使用包含两种或两种以上这种聚合材料的混合物的膜。如根据ASTM试验No.D-882所确定，像在狭口流速为50英寸/分钟(127cm/分钟)的Instron试验设备上执行的那样，要打孔的原始膜在纵向(MD)和横向(CD)的伸长度应当至少是100％。原始膜的厚度最好是均匀的，厚度可以在约0.5到约5密耳或者约0.0005英寸(0.0013cm)到约0.005英寸(0.076cm)的范围内。可以使用共挤出薄膜，可以使用已经通过例如表面活性剂进行改性的膜。可以用任何已知技术，诸如铸造、挤出或吹塑方法制造原始膜。

给本发明的膜打孔的方法包括将膜放在构图后的支持件的表面上。膜在支持件上受到高流体压差作用。液体或气体的流体的压差使膜形成经构图的支持件的表面图形。如果经构图的支持件中有孔隙，流体压差可以使位于孔上的膜的多个部分裂断开，形成有孔膜。属于James等人的美国专利，US.5,827,597中详细描述了形成有孔膜的方法，在该美国专利文献在本文中引作参考。

最好将热塑性膜放在具有大构件和孔的图形的有孔支持件的表面上形成本发明的有孔膜。将热空气流吹到膜上，使膜升温到软化温度。然后向膜抽真空，使其与支持件表面的形状相符。膜位于支持件中的孔上的多个部分裂断开，在膜中形成孔。

用于制造本发明的三维有孔膜的合适的有孔支持件是通过激光刻蚀工件制造的三维地形支持件。图5是经激光刻蚀成为三维地形支持件的工件示例的示意性图。

工件102包括细管筒110。工件102有未处理的表面区域111和激光刻蚀后的中心部分112。用于制造本发明的支持件的优选工件是，已经消除了所有剩余的内应力的乙缩醛薄壁无缝管。工件的壁厚为1-8mm，壁厚为2.5-6.5mm更好。用于形成支持件的典型工件的直径为1-6英尺，长度从2到16英尺。然而，这些尺寸是一种设计选择。该工件也可以用其它形状和材料，诸如丙烯酸类树脂、聚氨酯橡胶、聚酯、高分子量聚乙烯，和可以用激光束处理的其它聚合物。

现在参见图6，图6是用于激光刻蚀本发明的支持件的设备的示意图。将原始空白管状工件102装配在适当的主轴或心轴121上，心轴121将其固定为圆筒形并使其在轴承122中绕其纵轴旋转。设置旋转驱动器123以控制心轴121的旋转速度。旋转脉冲发生器124与心轴121连接，并监控其旋转，使得随时都知道其准确的径向位置。

将一个或多个导轨125平行装配在心轴121的摆幅之外，使托架126跨过心轴121的整个长度，同时保持与工件102顶表面103有恒定间隙。托架驱动器133沿导轨125移动托架，而托架脉冲发生器134标记托架相对于工件102的横向位置。将聚焦台127装配在托架上。聚焦台127在聚焦导轨128上。聚焦台127也可以使托架126垂直移动，并设置相对于顶表面103的聚焦透镜129的装置。装配聚焦驱动器132，以便放置聚焦台127并使透镜129聚焦。

透镜129固定到聚焦台127上，透镜129固定在喷嘴130中。喷嘴130有装置131，用于将加压气体引入喷嘴130中来冷却和保持透镜129的清洁。在属于James等人的美国专利U.S.5,756,962中描述了为此而使用的喷嘴130，该美国专利文献在本文中引作参考。

最终弯曲镜135也装配在托架126上，最终弯曲镜135将激光束136引到聚焦透镜129上。激光137远程定位，任意激光束弯曲镜138将射线束指向最终射线束弯曲镜135。尽管有可能将激光器137直接装配在托架126上并取消射线束弯曲镜，但空间限制和与激光器的应用连接使得远程装配更佳。

当给激光器137供电时，先用第一射线束弯曲镜138再用最终射线束弯曲镜135反射射线束136，将射线束136射到透镜129上。激光束136的路径构成为：如果移去透镜129，射线束就通过心轴121的纵向中心线。透镜129原处不动，可以将射线束聚焦到顶表面103的上方、下方、顶表面103上或顶表面103附近。

本发明可以用多种激光器，最佳的激光器是快流CO₂激光器，它能产生额定功率高达2500瓦特的射线束。然而，也可以使用额定功率50瓦特的缓流CO₂激光器。

图7是图6的激光刻蚀设备的控制系统的示意性图。在操作激光刻蚀设备期间，从主计算机142经连接144向驱动计算机140发送焦点位置、旋转速度和横向速度的控制变量。驱动计算机140经聚焦台驱动器132控制焦点位置。驱动计算机140经旋转驱动器123和旋转脉冲发生器124控制工件102的旋转速度。驱动计算机140经托架驱动器133和托架脉冲发生器134控制托架126的横向速度。驱动计算机140还向主计算机142报告驱动状态和可能的误差。该系统提供正的位置控制，并有效地将工件102的表面分为称为像素的小区域，每个像素由固定数量的旋转驱动的脉冲和固定数量的横向驱动的脉冲组成。主计算机142还经连接143控制激光器137。

可以用几种方法制造用激光刻蚀的三维地形支持件。制造这种支持件的一种方法是组合进行工件表面的激光钻孔和激光铣削。

激光钻孔工件的方法包含冲击钻孔、空中电火花钻孔(fire-on-the-fly drilling)，激光扫描钻孔。

最佳方法是激光扫描钻孔。用这种方式将图形减小为矩形重复元件141，如图8所描绘的那样。该重复元件包含制造规定的图形所要求的所有信息。当使用象瓦片那样的图形并以端对端和边挨边的方式放置时，得到更大的规定图形。

该重复元件再分为更小的矩形单元或“像素”142的栅格。虽然通常为方形，但为了某些原因，可以更方便地应用不等比例的像素。这些像素本身是无尺寸的，在处理期间设定图像的实际尺寸，即，只在实际钻孔操作期间设定像素的宽度145和像素的长度146。在钻孔期间，将像素的长度设为相应于从托架脉冲发生器134选择数量的脉冲的尺寸。同样的，像素的宽度设为相应于从旋转脉冲发生器124的脉冲数量的尺寸。这样，为了解释简便，像素在图8中显示为方形；然而，不要求像素是方形的，但只要求它们是矩形的。

每列像素表示工件经过激光器的聚焦位置一次。重复该列像素许多次直到所要求的完全达到工件102周围。每个白像素表示给激光器断开指令，即，激光器不发射功率，每个黑像素表示该激光器指令，即，激光器发射功率。这导致1和0的简单二进制图案文件，这里，1或白是指令激光器断开，0或黑是指令激光器打开。这样，图8中，区域147、148和149相应于指令激光器发射全功率，并会在工件102中形成孔。

再看图7，用主计算机142经连接143向激光器137以二进制形式发送铭刻图案文件的内容，这里，1是断开，0是导通。通过改变每个指令之间的时间，将指令的持续时间调节为与像素的尺寸一致。完成每列图案文件之后，再次处理或重复该列直到完成整个范围内的图案文件为止。执行一列指令时，横向驱动器稍微移动。横向的速度设定成完成整个范围内的图案文件铭刻，横向驱动器就将聚焦透镜移动像素的列宽度，处理下一列像素。继续进行该操作直到达到图案文件末尾为止，在轴向再重复该图案文件直到达到总的规定宽度。

在这一方式中，每次通过在材料中产生大量的窄切痕，而不是大孔。因为这些切痕准确地登记成边对边的排成行，并有些重叠，累积效应就是一个孔。

图9是已经先利用图8的图案文件激光扫描钻孔的部分支持件的显微照片。支持件的表面是具有一组套叠在一起的六边形孔153的平滑平面152。

用于制造本发明的激光刻蚀的三维地形支持件的最佳方法是通过激光调制。通过以像素为基础逐渐改变像素上的激光功率来执行激光调制。在激光调制中，用调节逐级刻度上每个激光调制图案文件的各个像素的激光功率的指令代替激光扫描钻孔的简单导通或断开指令。以这种方式，可以一次形成工件的三维结构。

有关制造三维地形支持件的其它激光调制方法有几个优点。激光调制制造一件无缝支持件而不会因存在接缝而发生图形失真。用激光调制，用单个操作而不是多个操作来完成支持件，这样，提高了效率并减少了成本。激光调制消除了这在多步骤序列操作中可以是个问题的图形登记。激光调制还能按一致的距离产生具有复杂几何图形的地形特征。通过改变给激光器的指令，可以准确地控制构件的深度和形状，可形成截面连续变化的构件。可保持彼此相对的孔和大构件的规则位置。

再看图7，在激光调制期间，主计算机142可以用除了简单的“导通”或“断开”的格式外将指令发送到激光器137。例如，简单的二进制图案文件可以用8位(字节)格式来代替，这允许发射的功率以256个可能的电平变化。利用字节格式，指令“11111111”指令激光器断开，“00000000”指令激光器发射全功率，诸如“10000000”的指令指示激光器发射可用激光总功率的一半。

可以许多方式产生激光调制图案文件。一种方法是用256个彩色信号电平计算机的灰度色标图像图解性地指示图案文件。在这种灰度色标图像中，黑可以代表全功率，白可以代表没有在表示中间功率电平之间的灰度等级改变的功率。可以将大量计算机图形程序用于使这种激光刻蚀图案文件可见或产生这种激光刻蚀图案文件。利用这种图案文件，以像素为基础，在像素上调制激光器发射功率，因而可直接刻蚀三维地形支持件。在这里描述8字节格式时，可以用诸如4位、16位、24位或其它格式的其它电平来代替。

用于激光刻蚀的激光调制系统中所使用的适当激光器是功率输出为2500瓦特的快流CO₂激光器，虽然可以使用低功率输出的激光器。激光器的主要意义是必须尽快转换功率电平。最佳转换速度至少是10kHz，以20kHz的速度更好。需要高功率转换速度，因而能在每秒处理尽量多的像素。

图10是显示用激光调制来制造支持件的激光调制图案文件的示意图。用图10所示的图案文件制造的支持件用于制造图2所示的三维有孔膜。在图10中，黑区域154表示指示激光器发射全功率，从而在支持件中产生孔的像素，孔相应于图2所示三维有孔膜20中的孔12。同样的，图10中的白区域155表示激光器接收断开指令，从而使支持件的表面保持原样的像素。这些支持件的原样区域相应于图2的三维有孔膜20的大构件14。图10中的灰色区域156表示指令激光器发射部分功率并在支持件上产生下区的像素。支持件上的下区相应于图2的三维有孔膜20上的下区16

图11是显示用激光调制来制造支持件的激光调制图案文件的示意图。如图8所示的激光钻孔图案文件，每个像素表示工件表面上的一个位置。每行像素表示要刻蚀的工件轴向上的位置。每列像素表示工件的整个范围中的位置。然而，与图8所示的图案文件不同，像素所表示的每个激光指令不再是二进制指令，而可用8位或灰度色标指令来代替。即，每个像素有8位值，它翻译成具体的功率电平

图11是用激光调制制造支持件的激光调制图案文件的示意图。该图案文件显示一组显示为白的9叶状结构159。这些叶是一组白像素，是用于激光器断开并不发射功率的指令。因而，这些形状的叶在已经刻蚀有图形之后会形成支持件的最上表面。每个叶结构包含一组6个孔160，这些孔160由叶的干状结构限定并伸过工件的厚度。孔160由黑像素的区域组成，黑像素是激光器发射全功率而经工件钻孔的指令。由于叶不与其它叶互连，这些叶是不连续的大构件，即，它们本身不形成平面结构。该结构的背景图形由六边形黑区域161的密集交错图形组成，黑区域161也指示激光器发射全功率并经工件钻孔。限定孔161的域162处于激光功率电平，既不是全功率也不是完全断开。这就产生第二平面区域，该第二平面区域在工件的最上表面之下，由叶的白区域的断开指令所限定。

图12是利用图11描绘的激光调制图案文件的激光调制所制造的激光刻蚀三维地形支持件的显微照片。图12A是图12的支持件的截面图。图12的区159’和图12A的区159”相应于图11的叶159。图11的区域159的白像素指令造成激光器在处理这些像素期间不发射功率。叶159’和159”的顶表面相应于工件的初始表面。图12中的孔160’相应于图11的黑像素区域160，在对这些像素进行加工时，激光器发射全功率，这样，切割的孔完全通过工件。图12的背景膜162’和图12A的162”相应于图11的像素区域162。用激光发射部分功率而从处理图11的像素来得到区162’。这在支持件中产生一个区域，支持件比工件的初始表面低，这样就比叶的顶表面低。因此，各个叶是断续的大构件，它们互不相连。

图13和13A是已经在图12和12A的支持件上产生三维有孔膜的显微照片。有孔膜已经生出有孔的叶状大构件176和176’，它们相应于图12和12A的支持件的叶159’和159”。每个叶是断续的且与其它所有的叶不相连。所有叶状区176和176’的最上表面所限定的平面是多个不连续大构件的最上表面。背景有孔区177和177’限定膜中深度比叶形区浅的区。这看起来像是叶压入膜中。

图9、12和12A的激光刻蚀支持件是简单的几何图形。即，通过支持件的厚度与支持件的最上表面平行截取的连续截面在相同的深度是基本相同的。例如，参考图9，与支持件的表面平行截取的支持件的连续截面对于支持件的厚度是基本相同的。同样的，图12和12A的支持件的截面对于叶的深度是基本相同的，并且从叶的基底通过支持件的厚度是基本相同的。

图14是用激光调制制造激光刻蚀支持件的另一激光调制图案文件的图示。该图案文件包含中心花样元件178和4个元件179，每个元件179构成花样元件178的四分之一，它们在激光刻蚀期间重复该图案文件时组合起来。图14A是重复图14的图案文件时，所得图形的3次重复图示图形的3次重复。

图15是图14的区域B的放大视图。灰区域表示指示激光器发射部分功率的像素区。这在工件表面之下产生平面区域。在灰区180中包含一组黑区域181，这些黑区域181是指示激光器发射全功率并通过工件的厚度钻一组六边形孔的像素。图15的中心是相应于图14的花样元件178的花样元件。花样元件由中心区183和6个花瓣形区182组成，它们再表示使激光器发射全功率并通过工件的厚度钻孔的指令。区184限定了中心区183的外缘。区184’限定了花瓣区182的外缘。区184和184’表示使激光器调制所发射的功率的一组指令。中心黑区183及其外缘区184用区185接合到区184’上，区185表示使激光器发射与背景区域180相同功率电平的指令。

图16是图15的区184的部分C的放大图示，它形成图15的中心区183的轮廓。部分C包含指示激光器断开的一行白像素186。这限定了在处理之后余留的支持件的部分最上表面。多行像素187和187’指示激光器发射部分功率。行188、189、190和191以及行188’、189’、190’和191’指示激光器发射逐步增大的功率电平。行192和192’指示激光器发射也由图15的区185表示的功率电平。行194、194’和194”指示激光器发射全功率并形成图15的部分区183。

随着处理图16的每个列，激光器发射由行192和192’表示的部分功率。行191、190、189、188和187指示激光器逐渐降低所发射的功率，直到处理行186并指示激光器不发射功率。然后，行187’、188’、189’、190’和191’指示激光器再逐渐增大所发射的功率。行194、194’和194”指示激光器再发射全功率，以便开始通过工件钻孔。这就产生了不连续的大构件，从背景平面向工件表面倾斜，然后倾斜回孔区域，这样就产生了放射样形状。

根据处理期间所限定的像素尺寸和为每行发射的激光功率的变化，可以改变所得激光刻蚀构件的尺寸和形状。例如，如果用于每行像素的功率电平变化小，那么，就产生相对浅的圆形；相反，如果用于每行像素的功率电平的变化较大，那么，产生具有更似三角形截面的深的陡峭形状。像素尺寸的改变也影响所产生的构件的几何形状。如果像素尺寸保持比所发射的聚焦激光束的实际直径小，那么，会产生光滑弯曲的形状。

图17是通过激光调制从图14的图案文件的处理得到的激光刻蚀支持件的显微照片。该显微照片显示了升高的花样元件195，它相应于图14的花样元件178和图15的花样元件。该显微照片还显示了附加花样元件195’的多个部分。在平面区196中产生升高的花样元件195，所述平面区196包含多个孔197。花样元件195和195’彼此不相连，这样就不形成连续的平面区。

图18是图17的一部分花样元件195的放大显微照片。中心圆形元件198是由包含在图15的区184中的激光调制指令产生的区域。元件199是图17的花样元件195的花瓣元件的多个部分。这些花瓣元件由图15的区184’中所描绘的像素指令产生。这些元件展示了可以由激光调制产生的一种复杂几何图形的实例。中心圆形元件具有半圆形截面。即，与工件的初始表面平行截取，即沿深度截取的一组截面平面中的任何一个平面都与这些截面平面中的任何其它平面不同。

图19是在图17的支持件上产生的膜的上表面的显微照片。该膜有带孔的平面区域200，它包含相应于图17的平面区196的孔201。花样区域202和202’在平面区域的上方延伸，花样区域202和202’分别相应于图17的花样元件195和195’。花样区域202和202’在单个操作中给予所得的有孔膜以压花外观。另外，花样区域限定附加的更大孔203和204以改善流体传输的性质。

图20是图19的花样区域202的放大。花样区域包括孔204和周围圆形元件205。图19和20的元件205有复杂的几何形状，它具有半圆形的截面。而且，沿其深度与膜表面平行截取的连续截面是不同的。

一旦完成工件的激光刻蚀，就可以将其组装为图21所示的结构，用作支持件。两个端框(end bell)235配合到具有激光刻蚀区域237的工件236的内部。这些端框可以是缩配合、压配合的，用诸如所示的皮带238和螺丝239的机械装置或者其它机械装置来附着。端框提供了一种保持工件为圆形以便驱动完工的组件并将完成的结构固定在有孔设备中的方法。

图22中示意性描绘了根据本发明制造有孔膜的最佳设备。如图所示，支持件是可旋转的鼓753。在这一特殊设备中，鼓逆时针方向旋转。定位成提供热空气幕以直接碰到激光刻蚀支持件所支持的膜上的热空气喷嘴759位于鼓753的外面。设置用来收回热空气的喷嘴装置759，以避免静止和慢速移动时过度加热膜。鼓风机757和加热器758协作用来向喷嘴759供应热空气。真空头760定位在直接与喷嘴759相对的鼓753内。可放射状调节真空头760，并定位成与鼓753的内表面接触。真空源761设置成连续给真空头760排气。

冷却带762设置在鼓753的内表面中并与其接触。冷却带762设置有冷却真空源763。在冷却带762中，冷却真空源763通过膜中的孔收回周围空气，从而设定在有孔带中产生的图形。真空源763还在鼓753中的冷却带762里提供将膜保持原位的装置，并提供将膜与张力效应隔离的装置，所述张力效应是在膜裂缝之后将其卷起而产生的。

将热塑性聚合材料的薄而连续且未中断的膜751放在激光刻蚀支持件753的顶上。

图23显示了放大的图22的圆形区域。如本实施例所示，真空头760有两个伸过膜的宽度的真空槽764和765。然而，为了某些原因，最好对每个真空槽使用分开的真空源。如图23所示，真空槽764在原始膜接近气刀758时为其提供压紧带。真空槽764用通路766与真空源连接。它将引入膜751牢牢地锚定到鼓753上，并提供与引入膜中张力效应的隔离，所述张力效应是展开所述引入膜时引起的。它还平整鼓753的外表面上的膜751。第二真空槽765限定了真空有孔带。中间支持杆768恰好在槽764和765之间。真空头760定位成热空气幕767的碰撞点直接处于中间支持杆768之上。向膜提供足够温度、足够入射角的热空气，与膜有足够的距离以使膜变软并因受力而变形。设备的几何形状确保膜751被热空气幕767软化时用压紧槽764和冷却带762(图22)与张力效应隔离。真空有孔带765恰好与热空气幕767相邻，这使膜受热的时间最短并防止向支持件753传递过多的热。

参考图22和23，从供应辊750在空转辊752上馈送软薄膜751。辊752可以附着到测力传感器或其它机构上，控制引入膜751的馈送张力。然后，膜751放置成与支持件753密切接触。然后，膜和支持件通过真空带764。在真空带764中，压差进一步使膜与支持件753密切接触。然后，真空压力使膜与供应张力隔离。然后，膜和支持件组合通过热空气幕767下面。热空气幕加热膜和支持件组合，这样软化该膜。

然后，热软化膜和支持件组合通入真空带765，压差使受热膜变形并呈现支持件的地形。位于支持件的开放区域上的受热膜区域进一步变形为支持件的开放区域。如果热和变形力充足，支持件的开放区域上的膜就断裂产生裂缝。

然后，将仍然热的有孔膜和支持件的组合通到冷却带762。在冷却带中，使足够量的周围空气通过当时有孔的膜，以冷却膜和支持件。

然后，从空转辊754周围的支持件移去冷却的膜。空转辊754可以附着到测力传感器或其它机构上，以控制卷绕张力。然后将有孔膜送到给油辊756上面，在此卷绕。

图24是现有技术的有孔膜800的显微照片，该有孔膜是在支持件上制造的，利用图9的图案文件激光扫描钻孔所述支持件。该有孔膜的表面是具有一组套叠的六边形孔853的平表面852。

图25是现有技术的另一有孔膜的显微照片，该有孔膜是在另一支持件上制造的，通过激光扫描钻孔制造所述支持件。该有孔膜表面的特征还在于平表面和一组嵌套的六边形孔，它们比图24所示的要大。

图26是设有孔隙和大构件的本发明的三维有孔膜的又一实施例的显微照片。图26的膜900有设有大构件14的孔12。所有的孔隙12和大构件14都布置在一起，使它们的相对位置彼此之间是规则的。

尽管用热空气幕作为加热膜的机构来说明形成有孔膜的方法，但可以利用诸如红外加热、受热辊等的任何适当方法，用本发明的激光刻蚀三维地形支持件来制造有孔膜。

在制造有孔膜的另一方法中，可以用适当的挤出系统来代替引入膜的供应系统。这种情况下，挤出系统提供膜挤出物；可根据挤出物温度，它在与三维地形支持件接触之前就用诸如冷空气鼓风或冷铸轧辊的多种装置冷却到适当的温度，或者与三维地形支持件直接接触。然后膜挤出物和形成表面受到与上述相同的真空形成力，无需加热膜来将膜软化而使其变形。

实施例

具有多个断续大构件的当前的三维有孔膜有很好的流体处置性能。尤其是，有本发明的膜作为部件层的可任意使用的有吸收性的制品有低的流体渗透时间。另外，包含该膜的可任意使用的有吸收性的制品在经过6次损伤后的重复损伤时间的增加值在40％以下。

本发明的实施例和现有技术的有孔膜样品用作试验组的转移层，进行流体渗透率试验和重复损伤试验。用于液体渗透试验和重复损伤试验的试验流体是合成月经流体，其粘度在1弧度的曲率下为30厘泊/秒。

使用来自商购卫生巾，即McMeil-PPC，Inc.Skillman，NJ.的Personal ProductsCompany Division所经销的Stayfree Ultra Thin Long with Wings的覆盖层、吸收芯和阻挡层来构成试验组。覆盖层是热粘聚丙烯织品；吸收芯是包含超吸收聚合物的材料，阻挡层是有色聚乙烯膜。小心地从仍粘着在阻挡层膜上露出吸收芯的制品上剥离覆盖层和转移层。接下来，将要试验的一块转移层材料切为约200mm长、宽度至少是吸收芯的宽度，对与吸收芯的露出表面排列相邻的转移层材料的一侧施加压敏热熔粘合剂，诸如可从HB Fuller Corporation，St.Paul，MN 55110买到的HL-1471xzp。可通过剥离纸转移将粘合剂施加到要试验的材料上，剥离纸上每平方米涂有约1.55克的粘合剂。要试验的转移层材料将粘合剂一侧对着吸收芯并放在吸收芯顶上。为了完成试验组，覆盖层放在要试验的转移层材料上。

表1描述了要试验的商品和用本发明的实施例以及表示现有技术的实施例制造的吸收试验组。

表1
					试验组
组	覆盖层	转移层	吸收剂	阻挡层
					商品试样1	Personal Products Company，Inc.在美国销售的商品Stayfree UltraThin Long with Wings
商品试样2	Procter&Gamble，Inc.在美国销售的商品Always Ultra Long withFlexi-Wing
					现有技术1	覆盖层<sup>1</sup>	图24的材料	吸收芯<sup>2</sup>	阻挡层<sup>3</sup>

现有技术2	覆盖层1	图25的材料	吸收芯<sup>2</sup>	阻挡层<sup>3</sup>
					实施例1	覆盖层1	图26的材料	吸收芯<sup>2</sup>	阻挡层<sup>3</sup>
实施例2	覆盖层1	图2的材料	吸收芯<sup>2</sup>	阻挡层<sup>3</sup>
					实施例3	覆盖层1	图1的材料	吸收芯<sup>2</sup>	阻挡层<sup>3</sup>

注1：覆盖层是商品试样1的覆盖层

注2：吸收芯是商品试样1的吸收芯

注3：阻挡层是商品试样1的阻挡层

根据以下试验方法分别测得流体渗透时间和重复损伤时间。在21摄氏度和65％相对湿度时调理，进行试验。在进行试验之前，将商品试样和试验组调理至少8小时。

通过将要进行试验的样品放在流体渗透试验孔板下面来测量流体渗透时间(FPT)。孔板由1.3cm的厚聚碳酸酯的7.6cmX25.4cm的板组成，在其中心有椭圆形孔。椭圆形孔沿其长轴测量为3.8cm，沿其短轴测量为1.9cm。孔板以要进行试验的样品为中心。包含7ml试验流体的有刻度10cc注射器保持在孔板上，使得注射器的出口约在孔上方3英寸。注射器保持水平，与试验板的表面平行，然后从注射器排出流体，其速度使流体以垂直于试验板的流流到孔中，当流体开始触及要进行试验的样品时起动秒表。当可在孔中看到样品表面时停止秒表。秒表经历的时间就是流体渗透时间。从试验5个样品的结果来计算平均流体渗透时间(FPT)。

表2
		平均流体渗透时间
样品	FPT，秒
现有技术1	82.6
		实施例1	59.3

现有技术2	62.3
		实施例2	42.2

将要进行试验的样品放在弹性垫上，测量重复损伤时间，用重复损伤孔板覆盖样品，然后根据预定时间施加试验流体。

弹性垫的制造如下：将低密度的非编制织品(0.03-0.0g/cm3，以0.24kPa或0.035psi测量)用作弹性材料。将非编制织品切割为多个矩形的片(32×14cm)，将一个片放在另一个片的顶上，直到达到净空高约5cm的一叠。然后，用一层0.01mm厚的聚氨酯弹性膜如以双面透明带在背面密封的TUFTANE膜(LordCorp.，UK制造)来包装非编制织品叠。

重复损伤孔板由1.3cm的厚聚碳酸酯的7.6cmX25.4cm的板组成，在其中心有圆形孔。圆形孔的直径为2.0cm。孔板以要进行试验的样品为中心。包含2ml试验流体的有刻度的10cc注射器保持在孔板之上，使得注射器的出口约在孔上方1英寸。注射器保持水平，与试验板的表面平行，然后从注射器排出流体，其速度使流体以垂直于试验板的流流到孔中，当试验流体开始触及要进行试验的样品时起动秒表。当可在孔中看到样品表面时停止秒表。秒表经历的时间就是第一流体渗透时间。5分钟的时间间隔之后，从注射器向重复损伤孔板的圆形孔排出第二个2ml的试验流体，定时，如上所述获得第二流体渗透时间。重复这一序列直到定时了共6个流体损伤，每个损伤间隔5分钟。6个损伤之后的流体渗透时间的增长百分数计算为：第一损伤时间与第六损伤时间之差除以第一损伤时间再×100倍。从对5个样品进行试验的结果计算流体渗透时间的平均增长百分数。

本文中详细描述了本发明的几个实施例和变化，很明显，本发明的公开和教导内容可由本领域的技术人员进行许多替换设计。

Claims (11)

1.一种三维有孔膜，它包括第一表面、第二表面以及由第一平面和第二平面限定的膜厚，所述膜包括多个断开的大构件和多个孔，所述孔由多个侧壁限定，这些侧壁在膜的第一表面中产生并总体上沿膜的第二表面的方向延伸，而在第二平面中终止，其中，第一表面在所述大构件处与第一平面重合，所述孔和大构件的相对位置是规则的。

2.根据权利要求1所述的膜，其中，至少一部分所述侧壁具有在所述第一平面中产生的其第一部分。

3.根据权利要求2所述的膜，其中，至少50％所述侧壁具有在所述第一平面中产生的其第一部分。

4.根据权利要求2所述的膜，其中，至少一部分所述侧壁具有在第一平面和第二平面之间产生的第二部分。

5.根据权利要求1所述的膜，其中，孔与大构件之比至少是1。

6.一种有吸收性的制品，它包括三维有孔膜，该三维有孔膜包括第一表面、第二表面以及由第一平面和第二平面限定的膜厚，所述膜包括多个断开的大构件和多个孔，所述孔由多个侧壁限定，这些侧壁在膜的第一表面中产生并总体上沿膜的第二表面的方向延伸而在第二平面中终止，其中，第一表面在所述大构件处与第一平面重合，所述孔和大构件的相对位置是规则的。

7.根据权利要求6所述的有吸收性的制品，它还包括具有面对身体的表面的吸收芯，其中，三维膜与吸收芯的面对身体的表面相邻。

8.根据权利要求6所述的有吸收性的制品，其中，至少一部分所述侧壁具有在所述第一平面中产生的其第一部分。

9.根据权利要求6所述的有吸收性的制品，其中，至少50％所述侧壁具有在所述第一平面中产生的其第一部分。

10.根据权利要求8所述的有吸收性的制品，其中，至少一部分所述侧壁具有在第一平面和第二平面之间产生的第二部分。

11.根据权利要求6所述的有吸收性的制品，其中，孔和大构件之比至少为1

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