CN101784716A - 可拉伸的弹性非织造层合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了弹性非织造层合物。弹性层沿着至少一个表面通过股线间隔元件层合到可延展的非织造幅材，股线间隔元件在非织造幅材的第一方向延展，从而在第一方向提供增强作用。弹性层附着到可延展的非织造幅材，可延展的非织造幅材在间隔元件之间没有任何明显粘合到弹性层，其中弹性非织造层合物在没有激活的情况下可在第二方向容易地延展。

Description

可拉伸的弹性非织造层合物
技术领域
本发明涉及可拉伸的弹性非织造层合物，其具有在一侧或两侧上粘合到具有附接的间隔元件的非织造物的热塑性弹性幅材，本发明还涉及制备这种弹性非织造层合物和产品(例如在其中使用它们的一次性衣物(包括尿布、训练裤、和成人失禁短内裤))的方法和设备。
背景技术
弹性的非织造层合物在一次性吸收制品领域中使用是高度理想的，例如尿布、成人失禁用品、女性卫生用品等等。弹性膜或幅材本身难以操纵，并具有不可取的触觉和强度性质。针对这些原因和其它原因，本领域已提出向弹性膜或幅材层合非织造物的方法。非织造物可增强弹性，并提供柔软、不发粘的触感。问题是在附接的非织造物的情况下，如此形成的非织造弹性层合物常常是具有很小或没有弹性性能的产品。许多专利已解决了这个问题。多个方案针对“激活”弹性非织造层合物的途径而提出，其一般来讲涉及在所需的弹性方向(一般通过拉伸)削弱非织造物。即，形成弹性非织造层合物，然后通过多种技术将其设置为承受张力并被拉伸，参见(如)美国专利No.5,167,887、4,834,741和No.7,039,990。拉伸削弱附接的非织造物，使得基础弹性物(一般为膜)更加自由地拉伸和恢复。该方法的一个问题是在低伸长率下难以获得整个层合物的均一的拉伸。这可通过将层合物拉伸至弹性膜的自然拉伸比解决。然而，如果层合物被拉伸到弹性膜的自然拉伸比以获得均一的拉伸，则弹性性能可能不是所需的性能和/或层合物会破碎。
在美国专利No.5,789,065中所讨论的获得横向弹性性能的另一个建议的方法是，在将非织造型织物施加到弹性片材之前，通过使用“颈缩”的非织造型织物获得。颈缩是通过横向拉伸非织造物减小非织造物等的宽度的处理方法。不是所有的非织造织物都可颈缩，因此在非织造织物的选择中需要加以小心。随后在宽度或横向方向将所得的颈缩非织造织物轻易拉伸至少高达颈缩非织造织物的初始尺寸。颈缩处理通常涉及将非织造织物从供料辊退绕并使其通过以给定线速度驱动的制动压料辊组件。以高于制动压料辊的线速度操作的收卷辊拉动非织造织物并在非织造织物中产生伸长和颈缩所需的张力，如在(例如)美国专利No.4,965,122和No.5,789,065中所公开的那样。后一专利描述了颈缩的问题是颈缩材料不均匀的特性，非织造材料的边缘颈缩到最大程度，而中心区域颈缩到最小程度。在相对于弹性层合物的中心的边缘处，上述情况在所得弹性非织造层合物的性能方面导致差异。
对于弹性层合物产品，例如在美国专利No.5,789,065中描述的颈缩非织造层合物，据教导对于挤出层合产品而言，当在压料辊中将弹性挤出物连接到非织造材料时，压料辊在层合物形成期间具有限定间隙是重要的。据述如果压料辊间隙太大，将没有足够压力施加到层，并且幅材的粘附力将不足，从而制备具有不良剥离特性的层合物(往往会剥离)。如果间隙太小或辊隙闭合，则所得的层合物将为刚性，因为热塑性弹性体进一步渗透到非织造幅材织物中，从而降低纤维的柔韧性和移动性，这导致具有低弹性(甚至在激活时)的层合物产品和/或难以激活的产品。与上述操作相反，美国专利No.5,789,065提出了使用闭合辊隙在两个非织造幅材之间挤出层合热塑性弹性体膜，然后在高温下颈缩该层合物。上述加热可能使纤维移动、并使层合物拉伸。随着弹性层合物被加热和拉伸，弹性膜失去其记忆，并且不能恢复。然而，附接的非织造材料为如上述的“颈缩”材料，据称比如果在附着到弹性膜之前颈缩更均匀。冷却时，弹性膜从颈缩状态“复位”，并且层合物在横向为可拉伸的。
美国专利No.5,804,021公开了通过向非织造物提供在纵向和/或横向延伸的缝隙来削弱非织造物的替代方法。纵向缝隙将向弹性层合物提供横向弹性，横向缝隙将向弹性层合物提供纵向弹性，即，弹性性能垂直于缝隙的方向。该通过裁切削弱的非织造物如果在层合之前完成会使材料难以操纵，并且就层合之后如何裁切非织造层并没有任何公开的方法。
发明内容
本发明的弹性非织造层合物包括弹性层，其通过股线间隔元件沿着至少一个表面层合到可延展的非织造幅材。股线间隔元件在非织造幅材的一个方向延伸，向可延展的非织造幅材和从中形成的本发明的弹性非织造层合物提供增强作用。可延展的非织造幅材可通过任何已知的方法层合到股线间隔元件，但一般为挤出层合。弹性层另外可通过任何已知的方法层合到可延展的非织造幅材，但优选地被挤出层合到或粘合剂层合到股线间隔元件，很少至没有粘合到可延展的非织造幅材。具有不连续间隔元件的可延展的非织造幅材优选地粘合到弹性层的两个表面。一般来讲，不连续的间隔元件以每厘米2至25条股线提供，并以10g/cm2至200g/cm2的基重提供。这提供了将限制弹性层直接粘合到可延展的非织造幅材的股线间距。
本发明的产品和方法的这些和其它特征和优点将根据在下列附图、具体实施方式和权利要求书中提及的本发明的示例性实施例描述。
附图说明
图1示意性地示出用于制备根据本发明的可延展的非织造片材10的第一实施例的方法和设备的第一实施例。
图2示出可延展的非织造片材10的第一实施例。
图3示出可延展的非织造片材30的第二实施例。
图4示意性地示出用于制备根据本发明的可延展的非织造片材30的第二实施例的方法和设备的第二实施例。
图5示意性地示出用于制备根据本发明的弹性非织造层合物70的方法和设备的第一实施例。
图6示意性地示出用于制备根据本发明的弹性非织造层合物70的方法和设备的第二实施例。
图7示出根据本发明的第一实施例弹性非织造层合物50。
图8示出根据本发明的第二实施例弹性非织造层合物60。
具体实施方式
如本文所用，术语“非织造织物或幅材”表示具有被夹层(但不是以织造织物中可识别的方式)的各个纤维或股线结构的幅材。非织造织物或幅材可通过多个方法(例如为熔吹法、纺粘法和梳理成网法)形成。“不对称非织造织物或幅材”为这样一种非织造织物或幅材，其中非织造物的纵向抗拉强度与横向抗拉强度的比率至少为4或5，一般为4至20。“可延展的非织造织物或幅材”为可在相对低的力度下在至少一个方向延展的非织造织物或幅材，例如可在50g/cm或更小，优选地20g/cm或更小或5g/cm或更小的力下伸展10％。在可延展的非织造织物或幅材层合到间隔元件(即可延展的非织造片材)的情况下，延展性优选地基本上不受影响，使得使可延展的非织造片材(与可延展的非织造幅材相比)或从中形成的弹性层合物(与在层合物中使用的弹性幅材相比)延展20％所需的力增加小于150％，优选地小于100％或50％。
如本文所用，术语“未粘合的织物或幅材”是没有外部粘合施加到其上(例如通过压延或点粘合)、但可能包括在幅材形成过程中自生粘合或缠绕到一定程度的幅材的非织造幅材。例如，当熔喷网纤维彼此第一次相交时一般一定程度地发粘，这导致一定程度的纤维对纤维的自生粘合。因此，熔喷网通常不需要外部粘合，但被外部粘合以用于某些应用。纺粘网纤维被拉引，使得它们在退出模孔时不立即相交，因此当它们第一次彼此相交时通常不发粘，因此一般不形成自生粘合。纺粘网通常需要某种外部粘合技术以使它们可处理。梳理成网由纤维形成，该纤维以机械方式彼此缠绕，但其为可能需要某种程度的外部粘合以使幅材可处理或稳定的不连续的纤维。未粘合的非织造织物或幅材一般为可延展的非织造幅材。梳理未粘合非织造幅材一般为高度可延展的非织造织物或幅材，并且在本发明中优选地用作可延展的非织造幅材。
如本文所用，术语“弹性膜”是指可以为单层膜的弹性膜材料、多组分弹性膜材料或多层膜材料，其厚度可以为常数或可变化。如此制备的弹性膜至少在横向上基本上是连续的，但可随后被裁切或打孔等。合适的弹性膜及其制备方法在例如美国专利No.5,691,034、No.5,429,856和No.5,344,691中公开。
如本文所用，术语“弹性层或幅材”是指在平面伸展并包括弹性膜、弹性非织造织物、弹性网等的弹性片状产品。
如本文所用，术语“纺粘或纺粘纤维”是指通过从喷丝头的多根细小、通常为圆形的毛细管中将熔融热塑性材料挤出为原丝，然后通过以下专利中所述方法被快速缩小形成的小直径纤维，其中喷丝头具有挤出原丝的直径，如在授予Appel等人的美国专利No.4,340,563和授予Dorschner等人的美国专利No.3,692,618、授予Matsuki等人的美国专利No.3,802,817、授予Kinney的美国专利No.3,338,992和No.3,341,394、授予Hartman的美国专利No.3,502,763、授予Levy的美国专利3,502,538以及授予Dobo等人的美国专利No.3,542,615中所述。在将纺粘纤维沉积到收集面上时它们一般是非粘性的，还需要粘合使得它们粘附。纺粘纤维一般是连续的，并具有大于约7微米的平均直径，更具体地讲，在约5微米和40微米之间的平均直径。可通过将纺粘纤维导向到成角度的收集面上或使用在收集面处或靠近收集面的定向气流赋予幅材方向性。可通过限制幅材形成后粘合，使得纺粘幅材可延展到某种程度。然而，对于纺粘幅材，纤维是连续的，这使得幅材从本质上讲比不连续的幅材的延展性小。股线间隔元件的结合往往连接连续纤维，使得所得的可延展的非织造片材甚至具有更小的延展性，因此纺粘幅材不是优选的。
如本文所用，术语“熔喷纤维”表示将熔融热塑性材料通过多个细小、通常为圆形的模具毛细管挤出为熔融股线或原丝进入会聚高速气(如，空气)流中形成的纤维，气流使熔融热塑性材料的原丝细化，以降低它们的直径并使纤维缠绕。之后，熔喷纤维由高速气流携带并在收集面上沉积以形成无规分布的熔喷纤维的缠绕幅材。可通过将熔喷纤维定向到成角度的收集面上或在收集面处或靠近收集面使用定向气流赋予幅材方向性。熔喷纤维在收集前一般彼此粘合，并且熔喷纤维一般在没有额外的外部粘合的情况下粘附。熔喷纤维可以为连续和/或不连续的，一般具有小于约100微米的平均直径。熔喷幅材一般为类似于纺粘幅材的连续纤维幅材，但纤维一般较小较弱，使得所得的幅材更容易延展。
如本文所用，“梳理网”表示由机械方法形成的非织造幅材，短纤维丛借此被分成单个纤维并同时被制成粘附的幅材。该操作一般在机器上进行，该机器利用细小的、成角度的密集间隔的梳针或其等同物的相对移动梳台将这些丛拉引并梳理相隔。通常，将梳针的相对移动的梳台包覆在大的主圆柱体上，并且大量窄平台(还称为“加扰辊”)保持在放置在主圆柱体的顶部上方的环形带上。两个相对表面的梳针以相反方向倾斜，并且相对于彼此在不同速度下移动。主圆柱体在高于平台的表面速度下移动。在两梳台的梳针之间的丛被分成纤维并且纵向对准，因为每一个纤维理论上由来自两个梳台的单独梳针保持在每一个末端处。个别化的纤维彼此无规接合，并且在其卷曲的帮助下，在主圆柱体上的梳针的表面处和表面下形成粘附幅材。梳理机包括相对于另一个辊调节辊速度的机构。在制造非织造梳理网或织物时，通常理想的是纤维被无规放下以形成梳理网并且没有被高度取向。因此，通常调节梳理机，从而加扰辊提供高的加扰比率，即，具有横向取向的大量纤维对纵向织物的比率。加扰(或横向取向)程度可表示为织物在纵向(MD)的抗拉强度对梳理网在横向(CD)的抗拉强度的比率(表示为MD/CD克/英寸)。对于更不对称的梳理非织造网而言，可调节用于非织物的梳理机从而得到(例如)约2/1至约10/1的加扰比率。可以实现较高的比率，即，高达约20/1。梳理网是在本发明中使用的优选的可延展的非织造幅材。
如本文所用，术语“聚合物”一般包括(但不限于)均聚物、共聚物(例如为嵌段共聚物、接枝共聚物、无规共聚物和交替共聚物、三元共聚物等)，及其共混物和改性形式。此外，除非另外特别地限制，术语“聚合物”应该包括材料的所有可能的几何分子构型。这些构型包括(但不限于)全同立构、间同立构和无规对称。非弹性聚合物是指这样的聚合物：如果其形成为纤维或膜，则不呈现下述弹性性能，更具体地讲，如果其延展20％或更多，则将破碎或不能明显恢复。
如本文所用，术语“纵向”或“MD”表示幅材、层合物等在其中制备的方向的长度。术语“横向”或“CD”表示该幅材、层合物等的宽度，即，大致垂直于MD的方向。
如本文所用，当参见膜、纤维或幅材层或由弹性膜或幅材层形成的层合物时，术语“弹性的”和“弹性体的”表示在施加偏置力时可拉伸到拉伸的、偏置的长度(该长度至少大于其松弛的、未拉伸的长度约50％)并且在约1分钟内释放拉伸的、偏置力时将恢复其伸长的至少40-60％的材料。
如本文所用，术语“个人护理吸收产品”表示包括(但不限于)尿布、成人失禁制品、妇女卫生制品和服装以及儿童保健训练裤的制品。
本发明一般包括在一个或两个表面上层合到可延展的非织造幅材或织物的弹性层，即弹性膜或幅材。层合到弹性层的至少一个可延展的非织造幅材或织物具有附接的间隔元件，从而抑制或限制可延展的非织造幅材或织物直接粘合到弹性膜或幅材，使得层合物在至少一个方向具有弹性。具有附接的间隔元件的可延展的非织造幅材被称为“可延展的非织造片材”。弹性层可通过挤出层合、粘合剂层合、热层合、其组合或任何其它已知的粘合技术连接到可延展的非织造片材的垫片股线。
在优选的实施例中，弹性非织造层合物具有理想的横向(CD)弹性和纵向(MD)强度。使弹性非织造层合物在给定方向初始延展20％所需的力优选地增加150％或更小(相对于没有附着的可延展的非织造幅材和/或片材的弹性层)，优选地增加100％或更小或50％或更小。此外，在初始伸长之后使弹性非织造层合物在给定方向延展20％所需的力优选地增加50％或更小，优选地增加20％或更小或10％或更小。
在本发明的操作中可用的作为弹性膜或幅材层的弹性体热塑性聚合物可以为(但不限于)由嵌段共聚物制备的那些，所述嵌段共聚物例如聚氨酯、共聚醚酯、聚酰胺聚醚嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、由通式A--B--A′或A--B表示(例如共聚(苯乙烯/乙烯-丁烯)、聚苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)聚苯乙烯、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯、聚苯乙烯/聚(乙烯-丁烯)/聚苯乙烯、聚(苯乙烯/乙烯-丁烯/聚苯乙烯))的嵌段共聚物的乙烯芳烃、茂金属催化的聚烯烃或其共聚物(例如乙烯-(丙烯、丁烯、己烯或辛烯))，其中这些材料的密度一般为约0.866-0.910g/cc。弹性膜或幅材的基重一般为30g/m2至100g/m2或40g/m2至80g/m2。
弹性膜层可为单层弹性膜或为多层弹性膜构造，例如在美国专利No.5,501,675、No.5,462,708、No.5,354,597和No.5,344,691中所公开，其内容大体上以引用方式并入本文中。这些参考文献提出了多种形式的多层弹性体层合物或共挤出弹性体层合物，其具有至少一个弹性芯层和一个或两个相对非弹性表层。表层优选地由任何半晶态或非晶态聚合物或共混物形成，半晶态或非晶态聚合物或共混物包括以下这些类型的材料：它们的弹性比弹性芯层小并在共挤出弹性层合物被拉伸的百分比下比芯层发生相对更永久性的变形。另外可使用略微弹性体材料作为表层，例如烯属弹性体，如乙烯-丙烯弹性体、乙烯丙烯双烯聚合物弹性体、茂金属聚烯烃弹性体或乙烯-醋酸乙烯酯弹性体。优选地，表层对间隔元件呈现增大的粘附力，并且为主要由聚合物(例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚乙烯-聚丙烯共聚物)形成的多烯属物质，然而这些表层另外可以为全部或部分聚酰胺，例如尼龙、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)等，及其合适的共混物。
一般来讲，弹性层对表层的厚度比至少为3，优选地至少为5，但小于1000。可采用极其薄的表层，使得多层弹性体材料在初始拉伸时呈现大体完整的弹性性能。如果使用表层，则弹性膜层可在会增加弹性体层粘着性的弹性体部分中包含额外的材料。这些添加剂会包括上述两嵌段共聚物、其它粘性改性弹性体，例如聚异戊二烯、增粘剂、油、液体或低分子量树脂等等。这些粘性改性材料可有助于表层对芯层的粘附力，或可用于改性弹性体性能、挤出性能或用作挤出物。在将材料直接挤出涂布到非织造材料上时，在膜从模头挤出后，一般在小于2秒时间内引入非织造物，以便在其基本上仍然处于热软化状态时接触非织造物或具有间隔元件的非织造物。
弹性体膜材料另外可以包括弹性聚合物型芯部区域，其向在聚合物基质内的弹性体膜材料提供弹性体性能，如在美国专利No.5,429,856中所述，其内容全文以引用方式并入。该弹性体膜材料优选地通过共挤出所选的基质和弹性体聚合物来制备。基质聚合物一般围绕由弹性体形成的一个或多个区域，并且由与适用于形成上述多层弹性膜层合物的表层相同的材料形成。
可延展的非织造材料可以为非织造纤维的常规的幅材或非织造材料的多层复合物，例如梳理网、射流喷网、熔喷网、Rando网或其层合物。优选地，可延展的非织造材料为不连续的纤维幅材，例如梳理网、Rando网或射流喷网等等。可延展的非织造物可在至少一个方向合适地延展，优选地，当使用股线间隔元件时可在横向于股线长度的方向延展。可延展的非织造材料通常具有约10g/m2至约50g/m2或更具体地讲约10g/m2至约20g/m2的基重。
通常，至少一个、优选地两个具有间隔元件的可延展的非织造幅材或可延展的非织物片材层合到弹性幅材或膜材料中的一个或两个表面。在优选的实施例中，形成的弹性层合物不需要任何激活便可容易地延展，并可容易地手动在一个方向拉伸至少50％或至少75％。
形成可延展的非织造材料以及间隔元件的纤维可由天然纤维或合成纤维形成，合成纤维优选地使用非弹性聚合物材料形成，非弹性聚合物材料例如聚丙烯、聚乙烯、聚酯、尼龙、纤维素、或聚酰胺、或这些材料的组合，例如多组分纤维或股线(如，皮芯纤维，例如聚酯的芯和聚丙烯的外皮，由于芯材料该皮芯纤维提供相对高的强度，由于外皮材料皮芯纤维容易地粘合到聚丙烯股线)。在相同的非织造材料中，另外可以采用不同材料或材料组合的纤维。
一般来讲，非织造材料应当由聚合物材料形成，如果间隔元件被挤出层合到非织造材料，则该聚合物材料可在挤出物温度或粘合温度下与间隔元件材料热粘合。优选地，在挤出粘合情况下，非织造材料和热塑性间隔元件材料由相同类型的热塑性材料形成，以增强非织造材料对间隔元件的粘合，并另外允许循环利用。例如，在优选的实施例中，可延展的非织造材料会在全部或部分聚丙烯纤维中形成，间隔元件另外由聚丙烯形成，从而允许在间隔元件和形成可延展的非织造材料的纤维之间增加固定点。一般来讲，间隔元件和可延展的非织造材料纤维的至少一部分均为聚烯烃材料，优选地为相容的聚烯烃。
股线间隔元件一般为非弹性聚合物材料，优选地是热塑性非弹性材料，使得它们可被挤出形成，优选地被挤出层合到可延展的非织造物。所供的主股线间隔元件不是弹性材料或粘合剂材料。另外可使用轻微弹性体材料(例如烯属弹性体，如乙烯-丙烯弹性体、乙烯丙烯双烯聚合物弹性体、茂金属聚烯烃弹性体或乙烯-醋酸乙烯酯弹性体)，以形成股线间隔元件，但不是优选的。另外可使用多种不同类型的股线间隔元件，在这种情况下一些可为非弹性的粘合剂、其它为弹性的粘合剂等，只要形成的可延展的非织造层合物在一个方向可延展并在横向增强。一般来讲，提供足够的非弹性股线，使得可延展的非织造物在纵向变得较强，从而可使用常规的幅材处理设备在层合到弹性层的处理中处理该非造织物，非弹性股线一般具有的断裂抗拉强度为每50mm至少1000克力或每50mm至少2000克力。然而股线不应仍然被如此密集间隔，使得可延展的非织造物不能容易地在横向伸展到股线。
不对称非织造幅材可用于提供可在一个方向延展、在横向不延展或较少延展的幅材。这些不对称非织造幅材可用作具有股线间隔元件的可延展的非织造幅材。如果不对称非织造物没有显著影响弹性层的弹性性能，则不具有股线间隔元件的不对称非织造幅材另外可在弹性层的相对表面上使用。对于在两个表面上均具有可延展的非织造物的弹性层而言，如果在一个可延展的非织造幅材上没有使用股线间隔元件，则此类型的非织造幅材在本发明中为可用的。不对称非织造幅材可由本领域熟知的多种方法中的任何方法形成。这种方法包括(但不限于)梳理、纺粘、熔吹等等。梳理法优选地用于制备至少一种不对称非织造材料。形成不对称梳理网，从而纤维在纵向高度取向，即，从而控制横向于纵向的纤维数量。梳理网的纤维取向度可表示为随梳理网在纵向的抗拉强度对横向抗拉强度的比率的变化。这些梳理网的抗拉强度比可至少为约4/1，优选地至少约6/1。不对称梳理非织造幅材优选没有外部粘合到间隔元件(在粘合处理中是不同的)或直接粘合到弹性层(如果没有与间隔元件使用)。优选地，在不对称梳理非织造材料中的纤维取向矢量(从幅材的纵向)为约0度至约30度，更优选地约0度至20度。不对称非织造材料优选地具有的CD断裂抗拉强度为每50mm小于750克力或每50mm小于600克力。不对称非织造材料(或具有间隔元件的层合物)另外优选地具有的MD断裂抗拉强度为每50mm至少1000克力或每50mm至少2000克力。不对称非织造材料另外优选地在纵向具有至少50％的断裂伸长率。
可延展的非织造幅材材料优选地被挤出层合到间隔元件，但可使用粘合剂层合、热层合、其组合或任何其它已知的粘合技术，以便形成可延展的非织造片材。间隔元件一般在10g/cm2至200g/cm2的基重(每给定区域所有股线的基重)下每厘米具有2至30股线，或在10g/cm2至100g/cm2的基重下每厘米具有5至20股线。间隔元件为在幅材的一个方向延伸提供增强效应的基本上连续的股线，即不对称可延展的非织造层合物。这在允许非织造物在承受张力下按所需维度充分拉伸或伸长的同时另外允许垫片抑制非织造物粘合到弹性膜或幅材。垫片的厚度与抑制可延展的非织造物明显粘合到弹性膜或幅材所需的间隔元件之间的间距有关。对于较厚的间隔元件而言，在仍然抑制可延展的非织造物粘合到弹性膜或幅材的同时可以在间隔元件之间具有较宽的间距。对于较薄的间隔元件而言，在仍然允许非织造物在承受张力时以所需维度充分拉伸或伸长的同时可以在间隔元件之间具有更靠近的间距。可通过与股线元件的总基重相关的每厘米股线数来调节股线的厚度和间距。
在特别优选的实施例中，本发明具有间隔元件的可延展的非织造物通过将热塑性股线挤出到可延展的非织造材料上以形成可延展的非织造片材来形成。可延展的非织造物可为平的或可形成为具有弧形部分。如果非织造物形成为具有弧形部分，则股线产生锚定部分，其中非织造物从锚定部分延伸。然后可任选地拉伸非弹性股线，从而在股线中产生取向，从而得到高强度的非织造物。熔融挤出股线围绕非织造物的纤维形成或渗透，从而形成连续或不连续的粘结位点。硬化的热塑性股线沿着其长度(包括在任何取向之前的粘结位点处)具有大致均一的形态。可在粘结位点处压紧股线，从而增加横向于股线长度(第一方向)的股线宽度，这增加了可延展的非织造物和股线之间沿着股线的第一伸长表面部分的粘合强度或连接区。股线的压缩及加宽后果另外提供较大的表面积，以用于将可延展的非织造片材附着到弹性幅材。
通过提供挤出机提供用于形成具有连续粘结位点的股线型垫片的方法，该挤出机(通过具有间隔模具开口的模具)将熔融热塑性材料的间隔股线挤出到非织造材料上(一般在辊隙或间隙中)。可合适地调节该辊隙或间隙。辊隙一般通过一对辊形成，其中非织造物存在于一个辊表面上。一般会处理形成间隙的相对辊表面以抑制热塑性股线粘住。
例如在美国专利No.6,537,935中描述了一种用于形成具有股线垫片的非织造物的可延展的非织造片材的方法，其中在间隔开的粘结位点之间具有弧形非织造结构，该专利的内容全文以引用方式并入。一般来讲，该方法使用两个一般为圆柱形相互结网式压波形构件，其各具有脊。脊可为径向、纵向间隔的平行脊或可为交叉限定的规则或不规则形状，其中脊为线性的、弯曲的、连续的或间歇的。旋转压波形构件中的至少一个。将非织造材料送入脊的结网的部分之间，以在压波形构件中的一个的周边上形成非织造材料。这在第一压波形构件的脊之间的间距中形成非织造材料的弧形部分，并沿着第一压波形构件的脊的外表面形成非织造材料的锚定部分。在移动通过脊的结网部分之后，形成的非织造材料沿着第一压波形构件的周边保持预定的距离。在形成弧形非织造材料后，将热塑性股线沿着第一压波形构件的周边挤出到非织造材料的锚定部分上，从而创建间隔开的粘结位点。然后可任选地取向股线和非织造织物复合物，使得股线材料在间隔开的粘结位点之间发生分子取向。
通过以下方法可容易地改变股线的尺寸：改变从中挤出股线的挤出机中的压力(如通过改变挤出机螺杆的速度或类型)；改变移动第一压波形构件的速度以及由此移动可延展非织物的速度(即针对来自挤出机的给定输出率，从而增加非织造材料的移动速度将减小股线的直径，而减小非织造材料的移动速度将增加股线的直径)；或改变间隔的模具开口的尺寸。挤出机穿过其挤出热塑性非弹性材料的模具可具有易于改变的模板，模板中形成一排间隔的开口，熔融热塑性材料的股线穿过这些开口被挤出。可通过放电加工机床或其它常规的技术形成这种具有不同直径和不同间距的开口的可互换的模板。用于沿着模板长度的开口的可变间距和/或直径可用来影响在整个复合物上多个位置处的抗拉强度，改变非织造材料对股线的固定点或增加可用于将非织造物粘合到弹性幅材或膜的股线的相对伸长表面部分上的表面积。模具另外可用来形成中空股线、形状为除圆形(如，方形或+成形)之外的股线或双组分股线。
在用于层合的可供选择的实施例中，可预成型间隔的一般为平行伸长的股线，并如上所述将其提供到可延展的非织造物上。加热构件或形成辊隙的辊，从而预成型的股线被软化或熔融，并在上述粘结位点处压贴非织造物。这些预成型的股线可用在本发明的设想实施例中的任何实施例中，其中通过直接挤出提供股线，并且就本发明的目的而言，除非另外指明，考虑挤出层合的形式。
图1示意性地示出用于制备根据本发明的可延展的非织造片材10的第一实施例的方法和设备的第一实施例，可延展的非织造片材在图2中示出。
一般来讲，在图1中示出的方法涉及提供可延展的非织造材料幅材12。在图1中示出的可延展的非织造材料幅材12是平的，但可被折叠成具有多个在相同方向从间隔的可延展材料幅材12的锚定部分24突出的弧形部分13，如在图3的可延展的非织造片材30中所示。熔融非弹性热塑性材料的间隔的、一般平行的细长股线16被挤出到可延展的非织造材料幅材12的锚定部分14、24上，以形成非弹性股线16。这在间隙22中完成，间隙在两个圆柱形旋转构件20(或42)和21之间形成。股线16在锚定部分14(或24)处热粘合，从而形成粘结位点。然后冷却并硬化股线16，从而得到如图2和图3所示的可延展的非织造片材10(或30)，由于连续挤出的股线16，可延展的非织造片材10(或30)可在横向延展，并在纵向强化。
挤出机向模具25送料，其可具有可改变的模板23，模板具有间隔的通孔。挤出机和模板形成多个热塑性材料(如，非弹性热塑性材料，例如聚酯、聚苯乙烯、聚烯烃、尼龙、上述共挤出材料等)的一般平行的细长熔融股线16，其一般以平行间隔的关系连续延伸。进一步定位挤出机和模具，从而熔融股线16沿着圆柱形辊20(或42)的周边挤出到可延展材料的第一幅材12上。另外，设备还包括与辊20(或42)成平行关系安装的大致圆柱形冷却辊21。冷却辊21的周边与辊20(或42)的周边紧密间隔，从而限定辊隙22。在区域27中的股线16接触冷却辊21，从而冷却并硬化股线16。然后可将可延展的非织造片材送到收集工位28。
由图1的方法和设备制备的可延展的非织造片材10的结构在图2中可见。可延展的非织造片材10包括多个大致平行间隔的优选地非弹性热塑性材料的股线16，其沿着可延展的非织造片材10的维度连续延伸。垫片股线16中的每一根大致为圆柱形并具有可后续粘合到弹性层的表面29。
由图4的方法和设备制备的可延展的非织造片材30的结构在图3中可见。可延展的非织造片材10包括多个大致平行间隔的优选地非弹性热塑性材料的股线16，其沿着可延展的非织造片材10的尺寸连续延伸。垫片股线16中的每一根大致为圆柱形并具有可后续粘合到弹性层的表面29。
在取向期间，在施加热以软化股线的情况下可完成额外的取向步骤。如果如图3所示提供弧形部分13，则它们由于股线16的取向而变平。取向会强化股线16，使得所得的可延展的非织造片材在取向股线方向较强。
用于形成弧形部分13的设备需要大致圆柱形的第一压波形构件42和第二压波形构件41，每一个具有多个间隔的脊或齿19，它们在间隙22之前限定压波形构件的周边，如图4所示。脊或齿19具有外表面，其中垫片43限定在适于接纳成结网关系的相对压波形构件的脊或齿19的脊之间，其中可延展的非织造材料12的第一幅材在两者间。可延展的非织造材料12将一般适行压波形辊或构件中的一个的周边，其在该第一压波形辊的脊之间的间距43中形成第一可延展材料幅材12的弧形部分13，并另外形成沿着压波形构件42的脊的外表面生成锚定部分24的粘结点44。在幅材已移动通过相对脊的结网部分后，一般另外提供用于沿着第一压波形构件42的周边将形成的可延展材料幅材12保持预定距离的装置。该装置可包括第一压波形构件42的表面，其被粗糙化，如通过砂磨或化学蚀刻、或真空处理、或加热至可延展的非织造材料的第一幅材12的温度以上的温度(一般在非织造材料温度以上25华氏度至150华氏度的范围内)。
参见图5和图6，示意性地示出用于形成根据本发明的弹性膜非织造层合物材料70(如图7和图8所示)的方法，在图5和图6中，辊隙40在基本光滑的压光辊31和光滑的橡胶辊32之间形成。可以加热压光辊(31和32)中的一者或两者。可以通过熟知的方法调节两个辊之间的间隙40。虽然不是必要的，且一般不是优选的，一个或两个辊31和32可具有硬表面。然而，所选的辊表面对最终产品具有很小的影响或没有影响，因为一般在辊(31和32)之间的辊隙或间隙40中没有任何明显压力的情况下提供辊的布置。
一般来讲，在辊之间的间隙或辊隙设定40为从0微米至15,000微米，优选地300微米至7500微米，其中在层合之前该间隙40为层标称厚度的50％到大于层标称厚度的等级。可将热塑性弹性体挤出到一个或两个可延展的非织造片材或非织造幅材17和18上，其中在5gm/cm至100gm/cm宽度的张力下，优选地在供料辊(6和7)和收卷辊34之间保持非织造材料，上述非织造材料可围绕压光辊31和/或32表面的1％至75％缠绕。该幅材张力在可延展的非织造片材或幅材17和/或18上产生压力，以有助于粘合到挤出的热塑性弹性体膜9。
一般来讲，压光辊31和32保持在5℃至50℃的温度。将热塑性弹性体膜9从模具5挤出为熔融流进入辊隙或间隙40中。
将形成膜9的聚合物通过用于单层膜的单个挤出机8或用于多层弹性体膜的两个或更多个挤出机(2、3)(如图5所示)送入，这些层可按本领域已知的方法在送料区块4中形成。在通过供料辊6和7提供的可延展的非织造片材或幅材17或18上由收卷辊34提供张力。可使用惰辊73如图5所示将形成的层合物70围绕压光辊31和32中的一个缠绕，或可直接送到收卷辊34。围绕压光辊缠绕刚刚形成的层合物70可用于创建少量的压力以增加粘结水平(如果需要的话)。
可延展的非织造片材或幅材17和18可为上述任何可延展的非织造物，例如纺粘网、熔喷网、射流喷网、Rando网、树脂粘合网等。最优选地，幅材为梳理网。至少一个可延展的非织造物17和18为可延展的非织造片材，即，具有所供的间隔元件。
间隙40将取决于挤出膜9和可延展的非织造片材或幅材17和18的厚度和/或基重。间隙应当足以确保可延展的非织造片材或幅材17和18的一些间隔元件粘合到膜层，但没有到使得层合物手感粗硬或刚性的程度，或间隙应当足以确保膜粘合到任何可延展的非织造片材或幅材的纤维(即，如果一个可延展的非织造幅材不具有间隔元件或粘合到间隔元件之间的可延展的非织造物)至任何明显程度。所得的层合物应当在给定第一方向具有在每50mm为2.5Kg力的情况下至少10％或在每50mm为2.5Kg力的情况下至少30％的初始延伸率。在不对称层合物中，在横向于第一方向的给定第二方向的每50mm为2.5Kg力的情况下的延伸率应当一般小于10％或小于5％。
本发明的弹性层合材料可用作个人护理吸收产品中尿布、儿童保健训练裤等等(需要为结实和有弹性的)上的侧板、拉袢或凸耳。可以使用本发明的弹性层合材料构造整个产品。本发明的弹性层合物的另一种用途为作为成人失禁制品和女性护理制品(这里弹性很重要)中的侧板。另外，本发明的弹性层合物可结合到防护服中。
本发明可以通过下列实例示出。
实例1
如下制备包括连续纵向取向的股线元件的可延展的非织造幅材。参见图1，将得自Dow Chemical的Dow 7C50共聚物树脂穿过股线模板23挤出。加工股线模板23，从而在模板的横向得到每英寸宽度24个孔(每厘米9.45)。将挤出的股线在进料速率下送到间隙22，在所得的可延展的非织造片材中得到约21密耳(530微米)均一直径的股线，其中股线的聚集体重量为30克/平方米(gsm)。梳理六(6)纤度PET纤维(Dupont ST234)，并在35gsm基重下将其送料穿过一对相互结网的受热波纹辊41和42。加工波纹辊41和42，从而在非织造幅材纵向每英寸得到10个弧形幅材部分13或粘结点44(每厘米3.94)。在176华氏度(F)(80摄氏度)下记录波纹辊41的温度，在270华氏度(132摄氏度)下记录波纹辊42的温度。然后另外将所得的波纹状非织造幅材送入间隙22。将冷却辊21的外表面保持在63华氏度(17摄氏度)。这在股线和波纹状梳理非织造纤维之间引起挤出粘合。将挤出层合的可延展的非织造片材从冷却辊移除，并在收集工位处卷绕成卷。
在线处理中，将CD可延展的非织造片材粘结性地粘合到弹性膜，在线处理包括粘结性地涂布可延展的非织造片材，然后将可延展的非织造片材粘合到弹性膜。使用得自National Starch并认定为CavidadTriple 34-862B的聚烯烃型粘合剂。在将可延展的非织造片材从供料辊退绕之后，将粘合剂螺旋涂布到可延展的非织造片材的股线侧上。涂布的粘合剂重量为约4.5gsm。
在粘合剂涂布可延展的非织造片材的同时，弹性体膜形成。将得自Kraton Polymers的SEPS型弹性体穿过40mm的双螺杆挤出机挤出。挤出机的螺杆部分的温度分布为从80摄氏度至232摄氏度。挤出机的颈管和模具部分保持在232摄氏度。将挤出物送到包括水冷却的、镀铬的冷却辊和修理料块(doctor block)的辊隙。冷却辊通过设置为27摄氏度的循环水冷却。在冷却辊和修理料块之间的间隙为3密耳(76微米)。这形成5密耳(125微米)的成品弹性膜。当弹性膜围绕冷却辊旋转到层合点时被骤冷，在层合点弹性膜然后层合到粘结性地涂布的可延展的非织造片材。在层合点处，通过橡胶辊将可延展的非织造片材和膜按压在一起，在10磅/平方英寸(psi)或0.7kg(f)/cm2的压力下压贴冷却辊。还在下游，将第二粘结性地涂布的可延展的非织造片材使用辊隙粘合到弹性膜的相对侧，该辊隙提供上述相似的力。
对照弹性膜
通过冷却层合物并将可延展的非织造片材从弹性膜部分剥离，将可延展的非织造片材从上述层合物中移除。因此，获得5密耳(125微米)的SEPS弹性膜。
比较例1
按实例1形成层合物，不同的是使用的可延展的非织造幅材为得自BBA的粘结性地粘合到弹性膜而没有结合股线元件的24gsm高延伸梳理网(HEC)。
比较例2
将比较例1的层合物预应变至200％伸长率以激活层合物。这具有弱化非织造物的作用，使得后续的伸长或延伸层合物较容易(将层合物延伸到给定长度所需的力较小)。
测试：
在英斯特朗张力测试设备中测试所有的样品，并通过两次循环循环测定每一个样品对1600克力(F)的滞后量。将材料裁切为50mm的宽度。将英斯特朗机设置为具有40mm的标距。测试所有样品以测定材料延伸(按mm计)，并记录在给定负荷(15N)下实现第一延伸和第二延伸的延伸水平以及延伸率所需的对应力(在表1中以牛顿示出)。没有预激活比较例1，因此在给定负荷下获得非常低的延伸水平，延伸材料至给定距离所需的力明显较高，并且卸载高。通过拉伸激活将比较例2预激活至200％(其被拉伸至200％，然后记录第一负荷和延伸)，然而相对于基膜，在给定负荷下仍然存在明显低的延伸(在15N下的延伸)以及较高的卸载。实例1在给定负荷下获得明显较高的延伸水平(类似于控制膜的延伸水平)，不需要如在比较例2中使用的任何预激活方法。实例1尤其在初始延伸之后另外获得非常接近对照膜的负荷和卸载。下面的表1中记录数值：
数据示出本发明的层合物的弹性性能远远超过比较例的层合物，并且本发明的层合物的性能非常接近弹性对照裸膜的性能。
表1
  在20mm处的负荷1(N)   在80mm处的负荷1(N)   在20mm处的卸载1(N)   在20mm处的卸载2(N)   在20mm处的卸载2(N)   在15N下的延伸1(mm)   在15N下的延伸2(mm)
  实例1   7.4   11.5   1.6   2.6   1.4   138.9   155.2
  对照物   4.4   7.0   1.5   2.4   1.4   202.4   209.3
  比较例1   12.1   --   4.8   6.6   4.4   29.2   32.3
  比较例2   4.2   --   3.1   4.0   3.1   68.8   68.5
本文所公开的专利、专利申请和出版物全文以引用方式并入，如同单独地并入。应当理解，上述说明旨在说明性的、而非限制性的。对于本领域的技术人员而言，本发明的在不脱离本发明的范围的情况下，本发明的多种修改和更改从上述说明中将变得显而易见，并且应当理解，本发明不应当被不适当地局限于本文示出的说明性实施例和实例。

Claims (25)

1.一种弹性非织造层合物，包括具有第一表面和第二表面的弹性层，所述弹性层沿着至少一个表面层合到可延展的非织造片材，所述可延展的非织造片材包括可延展的非织造幅材，所述可延展的非织造幅材具有在所述可延展的非织造幅材的第一方向延伸的股线间隔元件，从而在所述第一方向提供增强作用，所述弹性层附着到所述可延展的非织造片材而所述可延展的非织造幅材在所述间隔元件之间没有任何明显的到所述弹性层的粘合，其中所述弹性非织造层合物能够在第二方向延展。
2.根据权利要求1所述的弹性非织造层合物，其中所述股线间隔元件为非弹性的，并且在10g/cm2至200g/cm2的基重下每厘米存在2至30根连续股线。
3.根据权利要求2所述的弹性非织造层合物，其中所述股线间隔元件为非弹性的，并且在10g/cm2至100g/cm2的基重下每厘米存在5至20根股线。
4.根据权利要求2所述的弹性非织造层合物，其中所述股线间隔元件被挤出层合到所述可延展的非织造幅材。
5.根据权利要求1所述的弹性非织造层合物，其中所述弹性层的两个表面都粘合有可延展的非织造片材。
6.根据权利要求1所述的弹性非织造层合物，其中所述可延展的非织造片材能够在50g/cm或更小的力下在所述第二方向延展10％，与没附着可延展的非织造片材或幅材的所述弹性层相比，使所述弹性非织造层合物在所述第二方向初始延展20％所需的力增加150％或更少。
7.根据权利要求1所述的弹性非织造层合物，其中所述可延展的非织造幅材能够在5g/cm或更小的力下在所述第二方向延展10％，与没有附着可延展的非织造片材或幅材的所述弹性层相比，使所述弹性非织造层合物在所述第二方向初始延展20％所需的力增加100％或更少。
8.根据权利要求1所述的弹性非织造层合物，其中所述弹性层为弹性膜。
9.根据权利要求8所述的弹性非织造层合物，其中所述弹性膜为多层膜材料。
10.根据权利要求8所述的弹性非织造层合物，其中所述弹性膜的基重为30g/m2至100g/m2。
11.根据权利要求8所述的弹性非织造层合物，其中所述弹性膜的基重为40g/m2至80g/m2。
12.根据权利要求4所述的弹性非织造层合物，其中所述可延展的非织造幅材为梳理非织造幅材。
13.根据权利要求4所述的弹性非织造层合物，其中所述可延展的非织造幅材为不对称梳理非织造幅材。
14.根据权利要求12所述的弹性非织造层合物，其中除了在挤出粘合处理时，所述梳理非织造幅材没有粘合到挤出间隔元件。
15.根据权利要求1所述的弹性非织造层合物，其中所述可延展的非织物的基重为约10g/m2至约50g/m2。
16.根据权利要求1所述的弹性非织造层合物，其中所述可延展的非织物的基重为约10g/m2至约20g/m2。
17.根据权利要求12所述的弹性非织造层合物，其中所述不对称非织造幅材的CD断裂抗拉强度为每50mm小于750克力，MD断裂抗拉强度为每50mm至少1000克力，在任一方向的断裂伸长率为至少50％。
18.根据权利要求12所述的弹性非织造层合物，其中所述不对称非织造幅材的CD断裂抗拉强度为每50mm小于600克力，MD断裂抗拉强度为每50mm至少为2000克力，在任一方向的断裂伸长率为至少50％。
19.根据权利要求1所述的弹性非织造层合物，其中与没有附着可延展的非织造片材或幅材的弹性层相比，在初始伸长之后使所述弹性非织造层合物在所述第二方向延展20％所需的力增加50％或更少。
20.根据权利要求2所述的弹性非织造层合物，其中与没有附着可延展的非织造片材或幅材的弹性层相比，在初始伸长之后使所述弹性非织造层合物在所述第二方向延展20％所需的力增加20％或更少。
21.根据权利要求2所述的弹性非织造层合物，其中与没有附着可延展的非织造片材或幅材的弹性层相比，在初始伸长之后使所述弹性非织造层合物在所述第二方向延展20％所需的力增加10％或更少。
22.根据权利要求4所述的弹性非织造层合物，其中所述可延展的非织造幅材为平的幅材。
23.根据权利要求4所述的弹性非织造层合物，其中所述可延展的非织造物具有弧形部分。
24.根据权利要求1所述的弹性非织造层合物，其中所得到的层合物在给定的第一方向的初始延伸率在每50mm 2.5Kg力的情况下为至少10％。
25.根据权利要求1所述的弹性非织造层合物，其中所得到的层合物在给定的第一方向的初始延伸率在每50mm 2.5Kg力的情况下为至少30％。
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