CN101489431A - 网钩紧固件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括连续膜背衬的聚合膜钩状结网，所述连续膜背衬具有网状部分和第二一体的非网状膜部分，所述网状部分由多个第一组在第一方向延伸的热塑性架和第二组在第二方向延伸的一体的架形成，该两组架的至少一组具有直立的吊钩元件。

Description

网钩紧固件
技术领域
本发明涉及挤出成型的网状幅材、网片或结网，这些材料可以形成与钩环紧固件一起使用的网钩紧固件。
背景技术
由挤出成型膜形成网状结构的方法在美国专利申请2004/0170802和2004/0170801中有所公开，其中膜设有一体的肋。膜背衬被沿横向于肋的方向成一定角度切割，从而形成用于结网的第一组架。第二组架由共挤出的肋形成。在切割步骤之后，将膜沿着横向于切口的方向拉伸，通常是沿共挤出肋的长度方向拉开膜直至形成结网。通过在成型隆起上形成钩状形状(该形状也在网络成型过程中被切割)，可以在按该方法形成的网络架上形成吊钩。这是一种连续的方法，可以生成牢固的网钩结构。然而，很难将这种网钩组装到紧固件结构中。
发明内容
本发明涉及由聚合物结网形成的钩状紧固件网络结构，其中聚合物结网由挤出的膜形成。挤出膜结网具有三维的第一网钩部分，并且具有第一面和第二面，以及第二基本上为平面的第二非网状部分。形成结网的挤出膜沿位于一个或多个表面上的切割线方向以规则间距被间歇地切割，或作为选择在三维部分内的第一面和第二面上交替切割，但不切穿成为非网状部分的平面背衬部分的至少一部分。三维部分的至少一个表面具有多个成型隆起或肋，该成型隆起或肋具有钩形头的横截面轮廓，并且至少部分地横向于切割线方向延伸。然后将切割膜至少部分地横向于切割线方向拉伸(取向)，以形成钩状结网，该钩状结网通过沿切割线方向延伸的网络架和一体的非网状部分来表征，其中网络架的宽度优选地基本上等于钩形头部的宽度。按照本发明的定义，“一体的”表示网状部分和非网状部分或多种架是由相同的聚合膜背衬形成的邻接的、无边界结构，即无缝、无粘结等。一体的并不表示并排连接的材料、两种或多种材料的层合物等。聚合物结网优选地由(例如)下列专利所公开的制备钩状紧固件的已知方法的新型改型制备：美国专利No.3,266,113；3,557,413；4,001,366；4,056,593；4,189,809和4,894,060或作为选择6,209,177。这些专利的内容全文以引用方式并入本文。
优选方法通常包括通过模板挤出热塑性树脂，该模板被成形为形成非平面或三维膜部分，该部分既可以是具有规则起伏的峰和谷的基部结构(该结构从顶面向底面起伏，用膜的两个表面形成纵向延伸的隆起)的背衬，也可以是基本上为平面的基部，其上具有从基部的至少一个或通常两个表面伸出的隆起或肋以及第二基本上为平面的背衬部分。该平面部分也可以在一个或两个表面上具有隆起或肋，但应具有基本上为平面的背衬，该背衬在由三维部分形成网状部分的后续切割步骤中不会被切割。通过按照沿长度方向(X方向)的一定间隔以横向角度沿厚度方向(Z方向)遍及膜切割三维膜部分，可以形成离散的切割部分，从而形成钩状结网部分。切割可以在三维膜的一个或两个表面上进行，并且至少要穿过具有钩形头外形的隆起。随后，在隆起方向或X方向纵向拉伸膜，将三维膜背衬的这些切割部分分开，从而使这些切割部分形成钩状结网的一组架或腿部，也就是钩状结网的横向延伸的架或腿部(Y方向)。位于未切割表面上的切割线之间的隆起或起伏背衬的连续未切割区域形成槽脊或架，并且这些隆起或背衬的未切割部分形成钩状结网部分的纵向架(X方向)。
附图说明
结合附图进一步描述本发明，其中相同的附图标号表示多个视图中相同的部件，并且其中：
图1为形成本发明结网的方法的示意图。
图2为模板的剖视图，该模板用于形成根据本发明使用的前体膜。
图3为模板的剖视图，该模板用于形成根据本发明使用的前体膜。
图4为根据本发明的第一实施例的前体膜的透视图。
图5为图4的膜在一个表面上以规则间距剖切的透视图。
图6为根据本发明具有吊钩元件的结网的透视图。
图7为根据本发明另一个实施例的前体膜的透视图。
图8为图7的膜在一个表面上以规则间距剖切的透视图。
图9为根据本发明的由图8中被剖切的膜所形成结网的透视图。
具体实施方式
图1示意性地示出形成本发明钩状结网的方法。一般来讲，该方法包括首先通过模板1(如图2和3所示)挤出成型膜部分。热塑性树脂从挤出机51挤出，穿过具有模板的模具52，该模板带有切口2，切口2具有非平面(即三维)部分33和大致平的部分34或34’。模具开口可通过(例如电火花加工)切割成形，形成如图4和7所示具有三维部分33的膜10，三维部分还可以有间隔的细长钩形头成形结构7和7’，这些结构沿膜10的一个或两个表面3和4延伸。设置在膜10的一个或两个表面3和4上的细长钩形头结构7和7’可具有任何预定的钩状形状，包括T形、J形和Y形等。膜10通常被绕在多个辊55周围从盛有冷却液(如水)的淬火槽56中拉过，然后用切割机58沿膜10的三维部分33的长度方向在具有一定间距的位置8处对其进行横向切割，以在膜10的三维部分33上形成离散的切割部分。没有切割膜10的大致平的背衬部分34，或至少没有切透整个膜。如图5和8所示，切割线20之间的距离21大约等于要形成的切割部分31的所需宽度21’，例如，如图6和9所示。相对于膜的纵向伸出部(X方向)，切口20可以呈任意角度，通常在30°至90°之间。可选地，切割前可将膜10拉长，以进一步为聚合膜10提供分子取向，减小膜10以及膜上任何结构的厚度。切割机可使用任何常规装置(例如往复式或旋转式刀片、激光器或喷水器)进行切割，然而优选的是，切割机使用相对于膜10的纵向伸出部(X方向)成一定角度(约60°至90°)取向的刀片。
如图4和7所示，膜10具有第一顶面4和第二底面3，膜厚度14从25微米至1000微米，优选地从50微米至500微米。膜10的部分33为三维结构，其中膜基部起伏(例如峰(17、45)和谷)，在第一上平面12和第二下平面13(如图1-6所示)处形成基本连续的隆起，和/或具有形成于连续的膜基部或背衬层上的离散隆起(22、23、7)。
在图1-6的实施例中，起伏说明膜本身或连续的膜背衬(而不仅是膜表面上的结构)是三维的或非平面的，并且是从上平面12至下平面13起伏。膜背衬围绕中线15起伏，并且三维膜通过第一半部6和第二半部5来表征，其中第一半部6朝中线15一侧延伸，第二半部5朝中线15的相反侧延伸。三维非平面膜背衬上的隆起的峰(17、45)，或膜背衬的顶面，通常至少延伸至上平面12。隆起或膜背衬的峰或单个峰可以终止于上平面12的下方或上方，优选地终止于中线15和上平面12之间的某个点。膜背衬底面3上的峰17也通常至少延伸至下平面13。然而同样地，膜背衬平面或单个峰可以终止于下平面13的上方或下方，优选地终止于中线15和下平面13之间。峰通常在下平面13和上平面12交替出现，但是多个峰可以在一行内延伸至上平面或下平面处，通过让中间的峰仅仅延伸至中线或中线以下，并且位于中线同一侧，从而不会延伸至非平面膜表面的另一半上。一般来讲，起伏的非平面膜每线性厘米(cm)具有至少约2个峰(45和/或17)，优选地每厘米至少5个峰至每线性厘米最多50个峰。每个峰优选地延伸过膜中线，使得峰的下侧18延伸过相邻的反向峰的下侧19至少10微米，优选地至少50微米。中线与上平面12或下平面13之间的距离6或5通常为约50微米至1000微米，优选地约100微米至500微米。
接着在图1-4的实施例的膜的上表面4或下表面3上，从上平面12向中线15，或从下平面13向中线15进行切割，例如，如图5所示，在三维部分33内进行切割。切口20从上平面或下平面开始延伸，并且至少穿过峰17或45的下侧18或19。至少表面上的一些峰17或45被切割，优选地所有或基本上所有峰被切割，但不切穿一体的平面背衬部分34。切口20优选地至少延伸至膜背衬的中线处。一般来讲，切口可以延伸到在反向峰的下侧(18或19)之前终止为止。优选地，切口在几乎到达反向峰的所有下侧(18或19)之前终止，避免切断膜。一个表面上峰的下侧(18或19)将形成反向表面的谷。在可供选择的实施例中，只要反向表面上的切口错开而不彻底切断膜，并且这些切口不会穿过平面背衬部分34(如图5和6所示)，使得背衬部分没有洞或穿孔，膜的峰(17或45)就可以按上述方式在两个表面上切割。形成切割部分31的切口20之间的距离21通常从100微米至1000微米，优选地从200微米至500微米。切割部分31形成沿网状部分40的横向延伸的架44。非平面膜部分的未切割部分形成纵向延伸的架41。如果膜背衬仅切割一面，这些纵向架41通常是连续的。如果切割是连续的，至少某些横向架46至少部分地大致始终连续。吊钩元件48是由被切割的钩状隆起7形成，该隆起形成三维膜部分33上表面4上的峰45。
膜10被切割之后，以至少2:1至4:1的拉伸比(优选地至少约3:1)纵向拉伸，优选地在第一对压送辊60和61与第二对压送辊62和63之间拉伸，压送辊优选地朝纵向以不同的表面速度驱动。这样便形成如图(例如)6和9所示的开放式三维结网。辊61通常被加热，以便在拉伸之前加热膜，而辊62通常被冷却，以稳定拉伸过的膜。可选地，也可以横向拉伸膜，以便为膜提供横向取向，并弄平所形成的结网的外形。膜10也可以朝其他方向或多个方向拉伸。上述拉伸方法适用于本发明所有实施例。如果只在一个表面上切割膜，开口区域43和43’通常由线性架41和41’分隔，该架具有非直线横截面、或沿其长度方向为非平面的、或两种特征都有。横向架44和44’可为平面的或非平面的，并且其横截面可以是直线的。非平面架或非平面结网部分会形成更柔韧的结网，并且由于其非平面特性，可以在整个膜(通过结网的开口区域)以及沿网状结网的平面产生透气性。开口区域43和43’通常构成结网表面积的大约至少50％(非网状部分除外)，优选地至少60％。结网的表面积为结网在X-Y平面的平面横截面积。如此大百分比的开口区域可产生极其柔韧和透气的结网。钩状结网上形成的钩形头优选地小于平行于钩形头突出部分方向的结网内的单个开口，以使得钩状结网不能自啮合。
拉伸导致膜切割部分31之间产生间隙43和43’，并且通过膜未切割部分的取向形成纵向架41和41’。在图1-6的实施例中，横向架44由互连的切割膜背衬部分形成，其中每个切割膜背衬部分都具有在峰45处连接的腿部。在图7-9的实施例中，横向架44’由切割膜背衬单独形成。在图1-6的实施例中，相邻切割部分的腿部通过纵向架(如41)或未切割膜部分连接。
图6为示例性聚合物结网，该结网可根据本发明的第一实施例制备，整体用附图标记40来标识。上表面45上的切割隆起7形成多个钩形构件48，未切割平面背衬部分形成非网状部分34，该部分可用作附接表面，如粘胶表面。
图7-9的第二实施例类似于第一实施例，其中在上表面4和/或下表面3上切割膜10，至少在一个表面上设置有钩状7’隆起22，以及反向的隆起23。切口20从钩状7’隆起22的顶部开始，至少延伸至反向隆起23的起点25处，直至整个膜背衬26。膜背衬26不在平面背衬部分34内，通过相对于切割刀片位置降低平面背衬部分34或升高三维部分33，可以做到这一点。切口可以延伸到反向隆起23内部，但必须在切断隆起23之前终止。只要隆起23(也可以成形为钩状形状)和平面背衬部分34不被切穿或切断，也可以在反向表面3上进行第二次切割以切入隆起23。
所形成的结网具有横向延伸的架44、44’以及纵向延伸的架41、41’，其中横向延伸的架是由横向延伸的三维部分的切割部分形成，纵向延伸的架至少部分地是由膜10或反向隆起23的未切割部分形成。如图6和9的实施例所示，当朝膜10施加纵向张力或拉伸力时，膜的切割部分31被分离。如果只在一个表面上切割膜10，切割线之间的膜未切割部分或架纵向对齐，导致拉伸切割膜之后形成沿纵向延伸的线性架41和41’。在图6和图9所示实施例中，横向架44、44’由切割部分31或背衬形成。切割部分31连接纵向架41、41’，纵向架由反向架23或背衬的未切割部分形成。
本发明的结网的特征在于：在横向架与纵向架的交叉点处或网状部分33’和非网状部分34’之间没有粘结点或粘合材料，因为它们都是由一体的膜背衬形成。网状部分和非网状部分(33’和34’)是由连续的热塑性材料一体化形成。架元件与非网状部分34’之间的连接是在膜成型过程中形成，在该过程中通过切割一体的膜来形成架。因此，架的交叉点和网络与非网络边界处的网络为连续均一的聚合物相。也就是说，架的交叉点或两部分之间不存在由单独的架元件的熔融或粘合所形成的界面边界。
优选地，至少一组架和非网状部分具有拉伸形成的分子取向；该架通常为纵向架。这样的取向架可具有任意横截面轮廓，并且由于拉伸导致的聚合物流动而趋于变圆。取向会使这些架产生强度，从而为在取向方向维度稳定的幅材提供连续的线性架。未取向架由于切割操作在横截面内通常直的。在图6的实施例中，两组架通常会在Z方向或厚度方向以角度α与结网的平表面相交，该夹角大于零(0)，通常为20°至70°，优选地为30°至60°。
适于制造本发明结网的聚合材料可包括热塑性树脂，所述热塑性树脂包括聚烯烃(如聚丙烯和聚乙烯)、聚氯乙烯、聚苯乙烯、尼龙、聚酯(如聚对苯二甲酸乙二醇酯等)，以及它们的共聚物和共混物。优选地是，树脂是聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯-聚丙烯共聚物或其共混物。
结网还可以是多层结构，例如美国专利No.5,501,675；5,462,708；5,354,597和5,344,691所公开的结构，这些专利的几乎全部内容以引用方式并入本文。这些参考文献提出了多种形式的多层或共挤出弹性体层合材料，其具有至少一个弹性层和一个或两个相对非弹性层。多层结网也可以利用这些已知的多层共挤出技术，由两个或更多个弹性层或两个或更多个非弹性层或它们的任意组合形成。
非弹性层优选地由半结晶态或非晶态聚合物或共混物构成。非弹性层可以是主要由聚合物构成的聚烯烃，诸如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯或聚乙烯-聚丙烯共聚物。
可以挤出为膜的弹性体材料包括：ABA嵌段共聚物、聚氨酯、聚烯烃弹性体、聚氨酯弹性体、EPDM弹性体、茂金属聚烯烃弹性体、聚酰胺弹性体、乙烯-醋酸乙烯弹性体和聚酯弹性体等。ABA嵌段共聚物弹性体通常为，其中A嵌段为聚乙烯基芳烃，优选为聚苯乙烯；B嵌段为共轭双烯，具体地讲，是低级亚烷基双烯。A嵌段一般主要由单烯烃基芳烃组成，优选为苯乙烯族化合物，最优选为苯乙烯，其嵌段分子量分布在4,000和50,000之间。B嵌段一般主要由共轭双烯组成，其平均分子量在约5,000到500,000之间不等，其中B嵌段单体可进一步加氢或官能化。其中，A嵌段和B嵌段通常被构造为线性、放射状或星型构型，其中嵌段共聚物包含至少一个A嵌段和一个B嵌段，但优选地包含多个A和/或B嵌段，其嵌段可以是相同的，也可以是不同的。该类型的典型嵌段共聚物为线性ABA嵌段共聚物，其中A嵌段可以是相同的，也可以是不同的，或是主要具有A末端嵌段的多嵌段(具有超过三个嵌段的嵌段共聚物)共聚物。这些多嵌段共聚物也可包含一定比值的AB两嵌段共聚物。AB两嵌段共聚物趋向于构成更具粘性的弹性体膜层。其他弹性体可与嵌段共聚物弹性体相混合，前提条件是它们不会对弹性膜材料的弹性体特性产生不利影响。A嵌段也可由α-甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯和其他主要烷基苯乙烯，以及它们的混合物和共聚物构成。B嵌段一般可由异戊二烯、1，3-丁二烯或乙烯丁烯共聚物单体构成，然而优选的是异戊二烯或1，3-丁二烯。
对于所有多层实施例，层可用于在结网或钩状结网的一个或两个方向提供特定功能特性，例如弹性、柔度、刚度、可弯性和粗糙度等。层可以被布置在Z方向上的不同位置，并且形成由不同材料形成的吊钩元件切割部分或未切割部分。例如，如果切割部分具有弹性，就会形成至少在横向或切割方向具有弹性的网络。如果未切割部分具有弹性，则会形成可以封闭，但在纵向具有弹性的结网。
在切割部分形成的吊钩元件形成具有钩状接合元件的结网，以形成可透气的、适形且可变形的钩状结网。这类钩状结网非常适用于特定用途的制品，例如一次性吸收制品(如尿布、女性卫生制品、特定用途衣服等)，尤其适合与形成附接表面的未切割非平面非网状部分54结合使用。在这种情况下，网状部分将形成紧固件的紧固部分，并且尺寸适合最终用途。非网状部分将用作附接表面，以附接至吸收性衣服上，并且可以通过(例如)声波接合、粘合剂(可以是涂在非网络区域的压敏粘合剂“PSA”)连接到吸收性物品上。网络区域可通过附接到非织造材料上进一步增强，在增加强度和柔度的同时保持其柔性和透气性。优选的方法可以是水缠绕非织造材料和网钩部分。
实例1：
使用类似于图1所示的装置制备包括网络区域和非网络区域的钩网材料。使用6.35cm单螺杆挤出机(24:1 L/D)挤出聚丙烯/聚乙烯抗冲共聚物(SRC7-644，1.5MFI，陶氏化学公司(Dow Chemical))，料筒温度曲线177℃-232℃-246℃，模具温度大约为235℃。具有采用电火花加工进行切割的开口的模具垂直向下地挤出挤出物，形成挤出的成型幅材(以下称前体膜)。经模具成形后，将挤出物以6.1米/分钟的速度从水槽中经过进行淬火，水温保持在大约10℃。前体膜由平面的背衬基层构成，间隔的细长肋从基层的两个表面上伸出。前体膜与图7所示类似，不同的是下面的肋与上面的肋形状相同，并且与上面的肋位置错开。另外，膜的整个宽度范围内都有肋，而不是像图7那样具有平面的背衬部分34。
接着，前体膜(大约13cm宽)继续前进，从具有真空靴(vacuum shoe)的切割工位经过，真空靴通常用于保持膜平整。然而，在切割机靴的表面上放置有100微米厚、5厘米宽的有机硅带材。这样可以抬高前体膜中央5cm宽的部分，使得相比真空靴直接接触的区域，切割刀片在该区域可以更深地切入幅材。这样，当抬高的前体膜(三维部分)经过切割工位时，在有机硅带材抬高的中央5cm膜上方，上面的肋和基层(而不是下面的肋)被以23°的夹角(从膜横向测得)横向切割。而在没有被有机硅带材抬高的膜周围区域，只有上面的肋(即没有基层或下面的肋)被以相同的23°夹角切割。所有切口的间距均为305微米。肋被切割之后，以大约3.65:1的拉伸比将前体膜的基部在第一对压送辊和第二对压送辊之间纵向拉伸，从而将各吊钩元件进一步分离为每厘米大约8.5个吊钩。此时每厘米有大约15行肋或切割吊钩。第一对压送辊的上辊被加热至143℃，以便在拉伸前使幅材变软。
在基层被切割的情况下，通过拉伸可以产生开口，以产生与图9所示类似的钩网部分(不同之处与上文关于图7所述相同)。在基层未被切割的情况下，将产生非网络吊钩材料(即吊钩元件位于连续无开口的背衬上)。这样，就可以产生包含网络区域和非网络区域的钩网，并且在网状和非网状部分之间没有粘结点或粘合材料。

Claims (28)

1.一种聚合膜钩状结网，其包括具有网状部分和一体的非网状第二膜部分的连续聚合膜背衬，其中所述网状部分由在第一方向延伸的第一组多个热塑性架和在第二方向延伸的第二组多个一体的架形成，其中至少一组架具有直立的吊钩元件。
2.根据权利要求1所述的聚合膜钩状结网，其中所述网状部分的开口区域的百分比为至少50％。
3.根据权利要求1所述的聚合膜钩状结网，其中所述网状部分的开口区域的百分比为至少60％。
4.根据权利要求1所述的聚合膜钩状结网，其中所述第一组架横向延伸并且为非平面的；所述第二组架纵向延伸并且为非直线的。
5.根据权利要求1所述的聚合膜钩状结网，其中所述各组架的至少一组为取向架。
6.根据权利要求5所述的聚合膜钩状结网，其中所述架中的另一组是非取向的，并且具有基本上直的横截面。
7.根据权利要求1所述的聚合膜钩状结网，其中所述各组架的至少一组为线性的。
8.根据权利要求1所述的聚合膜钩状结网，其中两组架均为非线性的。
9.根据权利要求1所述的聚合膜钩状结网，其中所述吊钩元件沿所述各组架中的一组的方向延伸。
10.根据权利要求1所述的聚合膜钩状结网，其中所述吊钩元件沿两个或更多个方向延伸。
11.一种用于制品的紧固件，其包括具有连续膜背衬的聚合膜钩状结网，所述连续膜背衬具有网状部分和用于附接到所述制品的一体的第二非网状膜部分，所述网状部分由多个在第一方向延伸的第一组热塑性架和在第二方向延伸的第二组一体的架形成，其中该两组架的至少一组具有直立的吊钩元件。
12.根据权利要求11所述的紧固件，其中所述非网状部分涂覆有压敏粘合剂。
13.根据权利要求11所述的紧固件，其中所述网状部分的开口区域的百分比为至少50％。
14.根据权利要求11所述的紧固件，其中所述结网的开口区域的百分比为至少60％。
15.根据权利要求11所述的紧固件，其中所述第一组架横向延伸并且为非平面的；所述第二组架纵向延伸并且为非直线的。
16.根据权利要求11所述的紧固件，其中所述各组架的至少一组为取向架。
17.根据权利要求16所述的紧固件，其中所述架中的另一组是非取向的，并且具有基本上直的横截面。
18.根据权利要求17所述的聚合膜钩状结网，其中所述吊钩元件沿所述各组架中的一组的方向延伸。
19.一种用于形成热塑性聚合物结网的方法，其包括：挤出包括第一三维聚合膜部分的膜，所述第一三维聚合膜部分具有一系列从顶面到底面作为峰和谷延伸的隆起，所述峰和谷在第一方向延伸形成连续的隆起；同时挤出具有基本上为平面的背衬的第二基本连续的平面背衬部分；沿与所述第一方向成一定角度的第二方向，在至少一个表面上，顺着基本遍及所述膜的多条切割线切割所述三维膜部分，以便在不切穿所述第二基本为平面的背衬部分的情况下形成多个切割部分；使所述切割膜沿所述第一方向取向，以便分离所述切割部分，形成具有一组由未切割部分连接的分离的架的网状部分，以及由所述平面背衬部分的未切割背衬形成的非网状部分。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述三维膜部分具有成型为钩状型材的至少一个隆起，沿所述多条切割线切割所述钩状型材，形成网钩部分。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述膜的厚度为25微米至1000微米。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述膜的厚度为50微米至500微米。
23.根据权利要求19所述的方法，其中所述峰由位于连续膜背衬的相对表面上的离散隆起结构形成。
24.根据权利要求19所述的方法，其中所述峰由起伏的膜背衬形成。
25.根据权利要求23所述的方法，其中形成峰的隆起中的至少一些具有钩状结构。
26.根据权利要求19所述的方法，其中每线性厘米所述膜存在至少2个峰。
27.根据权利要求19所述的方法，其中每线性厘米所述膜存在至少5至50个峰。
28.根据权利要求22所述的方法，其中形成峰的隆起中的至少一些具有钩状结构。
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