CN101977748B - 可拉伸产品的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了主要由像天然弹性体和其它合成聚合物这种材料组成的可变形的、可拉伸的和/或弹性产品的制造方法。本发明还提供了通过在工件成形装置上喷射产品材料来制造可拉伸产品的方法，和通过在竖直位置中的纤维上喷射产品材料来制备穿孔产品的方法。本发明提供了制造产品的双面纤维覆盖层、或无需将产品从壁上脱除就能在至少面对壁一侧的产品表面上覆盖纤维的方法。

Description

可拉伸产品的制造方法

技术领域

本发明涉及由可变形的、可拉伸的和/或弹性材料，例如天然弹性体和其它合成聚合物，组成的例如二维和三维产品的制造方法。本发明也涉及在产品上覆盖纤维来制备穿孔的可拉伸和/弹性产品的方法。 

背景技术

先有技术已知关于制造天然或人造胶乳橡胶产品的方法，但是由此所得的产品仅不透气并且穿在身体上感觉类似橡胶。当在使用产品材料前施加松散的纤维以获得舒适的手感时，纤维被产品材料浸湿，而难于获得均匀光滑的内纤维覆盖层。因此，仍然需要一种能制造具有令人满意的触摸手感、透气的可拉伸产品的改进方法。 

发明内容

本发明一般涉及采用可控喷射主要材料到壁，例如工件成形装置，的表面来制造可拉伸的、弹性的或保持形状的产品的方法，这样的产品主要由例如回弹性弹性体的材料组成，包括但不限于天然胶乳橡胶或聚氨酯。所获得的产品根据需要可在不同区域具有相同或不同的厚度。本发明也致力于提供一种制备具有单面或双面覆盖松散纤维产品的改进方法和在此类产品中形成微孔的方法。 

在本发明的一个实施方案中，提供了一种制造可拉伸工件的方法，所述方法包括以下步骤：(a)将润湿剂施加到壁的表面上；(b)将第一松散纤维层施加到壁表面的至少一部分上以形成部分纤维覆盖的表面；和(c)将液体产品材料喷射到纤维覆盖表面上，以在纤维覆盖表面上形成预定厚度的产品材料层和制造可拉伸的工件，其中所述的产品材料层具有内表面和外表面，且纤维是附着或固定在产品材料层的内表面。 

在本实施方案的一方面，该方法进一步包括将第二松散纤维层施加于产品材料层外表面的步骤。在产品材料为湿的或者没有完全干的地方，可将该松散纤维直接施加到产品材料层的外表面上。可选择地，产品材料层可先是干燥的， 然后将至少一个粘合剂层或第二产品材料层施加到产品材料层以形成粘结层。随后再将松散纤维施加到该粘结层。这允许具有覆盖着松散纤维的内表面和外表面的产品的形成。 

在本实施方案的另一方面，该方法进一步包括使产品材料层干燥的步骤。 

在另一实施方案中，本发明还提供了一种制造可拉伸工件的方法，所述方法包括以下步骤：(a)在壁的表面上覆上凝胶；(b)以松散纤维就被固定在所述凝胶中，且被凝胶保持在相对于壁表面基本竖直的位置(例如采用静电植绒技术)和纤维部分被凝胶覆盖的方式，将第一松散纤维层施加到凝胶涂覆的壁的表面的至少一部分上；从而制得至少部分纤维覆盖的表面；和(c)以纤维被嵌入到产品材料的液滴网络中的方式，将液体产品材料喷射到所述实质上竖直站立的纤维上，以在纤维覆盖表面上形成产品材料层和制造可拉伸工件，其中产品材料层具有内表面和外表面，且纤维基本以竖直位置附着在产品材料层的内表面上。 

根据下面的详细说明，本发明中的这些和其它的实施方案将变得显而易见。 

附图说明

图1给出了一个代表性的工件。在1A中，工件置于成形装置上，其中第一纤维层施加到润湿剂中。在图1B中，工件已从成形装置上移走和润湿剂已被去除。 

图2代表工件的俯视图，该图示出了由喷射液滴形成的微穿孔层。 

图3代表工件的截面，示出了由液滴网络形成的微孔。 

图4代表制备工件成型品的典型工艺，包括(A)在成形装置上施加水溶液；(B)将纤维施加到成形装置上的水溶液上；(C)将产品材料施加在嵌入的纤维上；和(D)将纤维施加在产品材料的顶部上。 

发明详述 

本发明一般是关于采用精确可控喷射液态材料到壁，例如工件成形装置，的表面上来制造可拉伸的、弹性的或保持形状的产品的方法，这些产品由包含处于可喷射液态状态的回弹性弹性体材料的主要材料组成，例如天然胶乳橡胶、聚氨酯或其它合成材料。由此获得的产品根据需要在可不同区域具有均匀或不同的厚度。本发明也致力于提供一种制备具有单面或双面植绒(即覆有松散纤维的表面)产品的方法，和提供一种为获得这种产品的透气性，在其中形成满 意的微孔的方法。本发明还涉及由该发明的方法制造的产品，工件成形装置，基于产品材料的喷射来制造产品的设备。本发明制造的产品在产品的两面都具有改进的舒适感觉。使用本发明中的方法和成形装置获得织物般的感觉和“织物运动噪声”。 

术语“植绒”指的是将松散纤维施加、附着或粘接到表面的过程。 

术语“成形装置”、“模具”或“工件成形装置”可相互交替使用。成形装置或模具是由任何期望形状或大小制成的物体和用作制造产品的形状成形装置。例如，如果需要一个面具形状的产品，那么就可以建造出表现所需面具的形状和尺寸的成形装置或模具。成形装置可以像平的传送带那样是平坦的和二维的。可选择地，成形装置也可以是三维的，并且具有与工件实质上相匹配的复杂形状。除此之外，可由诸如金属(例如铝)、瓷器、陶器、塑料或复合材料(例如金属和塑料)的任意合适的材料来制造成形装置。 

术语“产品”和“工件”可相互交替使用，且也可包括可使用本发明中的方法、装置和成形装置来制造的任何物体。可拉伸的、弹性的产品用途广泛，包括但不限于，工业用途，例如管子、封条、膜片材、过滤膜；食品行业，例如用于包括像食品这样易腐烂物的物体的透气拉伸包装材料或履盖物；用于例如包扎品和绷带的医药制品的医药行业；公共卫生、运动和个人卫生行业，例如服装，包括防护衣服和像胸罩、短衬裤、短袜或手套这样的贴身衣物以及其它任何服装、兽医或户外用的贴身衣物或服饰。其它服装的例子在2003年11月26日提交的USSN 10/723244和1999年8月5日提交的USSN 09/744,779中有记载，两个文件在此全文引用。 

术语“松散纤维”指的是任何合适的松散植绒纤维材料，其包括天然的或合成的材料，且可以是亲水的、疏水的或者二者的结合。亲水纤维包括可润湿的纤维，例如处理过的疏水纤维，使疏水纤维变成亲水的、吸水的纤维和超吸水聚合物纤维。可润湿纤维的例子包括双组分纤维、聚丙烯纤维和用例如表面活性剂处理过的聚酯纤维。可润湿纤维的例子是聚酯纤维，例如市售的DuPont公司的DuPont-Akra Polyester Type 11A Bright，其用例如ICI Americas Inc.市售的Tween 20的表面活性剂处理过。吸水纤维是亲水纤维。吸水纤维可以包括人造丝纤维、丙烯酸纤维、尼龙纤维、聚乙烯醇纤维和天然的或再生纤维素纤维。吸水纤维的例子为人造丝纤维。超吸水聚合物纤维是可膨胀的和能够吸 收大于约5克1％的盐水溶液/克(纤维重量)的亲水纤维。超吸水聚合物纤维的例子有聚丙烯酸酯纤维、接枝纤维素纤维和顺丁烯二酸纤维。超吸水聚合物纤维的例子包括Technical Absorbents Limited市售的OASIS Type 101和Camelot，Alberta，Canada市售的CAMELOT。本发明中优选使用的纤维是棉纤维。使得将它们施加到表面上的输送松散纤维的任何合适的方法都能被使用。例如，松散纤维可被喷射或吹送到壁的表面上，也可被静电植绒或气动植绒在壁的表面上。 

术语“产品材料”包括像天然或合成聚合物这样的合适的可拉伸材料。天然聚合物包括但不限于胶乳橡胶。合成聚合物包括但不限于聚氨酯。为了喷射的目的，一般可使用乳液、悬浮液或产品材料溶液，例如液态的胶乳橡胶。在喷射产品材料后，可有或没有额外的加工步骤，优选将产品材料从表面脱除前使其干燥。取决于产品材料的选择，干燥工艺可以包括固化或凝固化工艺。例如，当使用胶乳橡胶作为产品材料时，胶乳橡胶会在干燥时固化。在实施本发明的过程中，优选的产品材料为可形成耐用的、柔软的、可拉伸的、保持弹性形状的产品的天然胶乳橡胶。 

术语“壁”可指的是平的或二维的工件成形装置，例如平的传送带或与产品基本匹配的任何合适的成型平坦表面。可选择地，壁也可以是具有与工件基本相匹配的复杂形状的三维工件成形装置。可选择地，壁也可以是不平的、压花的或形状复杂的传送带、穿孔传送带或上述它们的组合。壁可以由任何合适的材料制备，例如塑料、橡胶、复合材料(例如金属与塑料或陶瓷)、陶瓷、铝或不锈钢这样的金属。 

在本发明以前，制造双面植绒产品并不是一件容易做到的事情。典型地，模具上所含产品的外表面将最初被植绒。为了对产品的内表面植绒，一般需要将产品从模具上脱除，然后将里面翻转到外面，以将没有植绒的内表面暴露出来。将粘合剂材料层叠在没有植绒的内表面上，然后将松散纤维施加到粘合剂层上。由于额外的机械脱除和粘合剂施加步骤，因此制造双面植绒产品的工艺过程困难且花费高，尤其是在制备薄制品时。通过减少工艺步骤的数目和所需成本，本发明提供了惊人和重要的双面纤维覆盖程序的改进。此外，本发明提供了一个令人意想不到的生产内外表面植绒薄制品的有效和经济的方法。 

这样，内表面植绒产品可用于制备双面植绒产品，并且在本发明的另外一 个实施方案中，该方法进一步包括了将第二松散纤维层施加到产品材料层外表面上的步骤。这样就允许形成具有双面植绒(内和外)产品材料表面的产品，而不需要将最初植绒的产品从成形装置上机械脱除。 

如上面已讨论过，松散纤维可以通过任何合适的方式施加到壁的表面。在施加产品材料层前，为了使松散纤维暂时粘接到壁表面，可以在施加松散纤维前用合适的介质或润湿剂将表面润湿。具有代表性的润湿剂包括像水、水溶液(例如表面活性剂溶液)或悬浮液(例如像水凝胶这样的凝胶)和表面活性剂溶液这样的含水介质。润湿剂应当不妨碍植绒过程或导致任何产品材料层的降解。在产品材料喷射时，松散纤维将粘接到产品材料层上，且结果是在被喷射的产品上形成内植绒层。在主要产品层的干燥或固化步骤过程中，润湿剂中的溶剂无论如何会干燥或蒸发，留有很少或不留残余物。这些残余物不会妨碍诸如柔软触感这样的产品性能。然而，如果需要的话，可采用任何合适的方式去除残余物，例如将产品在例如水这样的水溶液中进行洗涤或浸泡，以除去和滤掉任何残余物。 

在本发明的一些实施方案中，润湿剂包含具有少于5重量％的纤维素的溶液。在另一个实施方案中，润湿剂是含有大于95重量％的液体和少量的例如白明胶、表面活性剂或纤维素这样的凝胶化基础物质的凝胶。润湿剂不与液体产品材料反应或不污染液体产品材料，并且易于从成品工件中除去。本发明的润湿剂应具有保持纤维处于稳定位置中的这样的粘度。例如，润湿剂可以包括甘油、羟乙基纤维素、丙二醇、合成或天然聚合物、蛋白质、碳水化合物、山梨醇、聚山梨醇、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-亚烷基甲基丙烯酰胺、N-二亚烷基氨基-亚烷基-甲基丙烯酰胺、N-二亚烷基氨基-亚烷基-甲基丙稀酰胺、N-羟甲基-甲基丙烯酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基-乙酰胺、N-乙烯基-N-甲基-乙酰胺、N-乙烯基-N-甲基-甲酰胺、羟基-乙基-丙烯酸酯、聚乙二醇单烯丙基醚的甲基丙烯酸酯或聚乙二醇的烯丙基醚。例如，能用于本发明中的润湿剂是水凝胶(Hydromer Inc.、Cambridge Polymer Group和Vitality Medical)。 

在本发明的一个实施方案中，提供了一种制造可拉伸工件的方法，所述方法包括的步骤有：(a)将润湿剂施加于壁的表面上；(b)将第一松散纤维层施加于壁表面的至少一部分上以形成部分纤维覆盖的表面。可通过静电植绒或任何其它合适的方式使松散纤维以基本垂直于壁表面的方式撞击到壁；和(c)将液体 产品材料喷射到直立的纤维上，以在纤维覆盖表面上形成预定厚度的产品材料层和制造可拉伸的工件，其中产品材料层具有内表面和外表面，并且纤维附着在产品材料层的内表面。另一个实施方案进一步包括将第二松散纤维层施加于产品材料层外表面上的步骤，其中产品材料层未固化或部分未固化。在另外一个实施方案中，该方法进一步包括使产品材料层干燥和从表面除去可拉伸工件的步骤。在工件从表面除去后，凝胶可以蒸发，因此很少的凝胶残余物保留在第一纤维层上。随后用例如水这样的含水介质洗涤产品以去除或减少残余物。 

在一个实施方案中，产品材料层的不同区域具有不同的厚度，或不同区域具有相同的厚度。壁如平的传送带一样是平的或者就是工件成形装置。在另一个实施方案中，工件成形装置包括与工件基本相匹配的复杂形状。还在另一个实施方案中，壁还包括众多的穿孔，和进行喷射以使得至少没有实质的产品材料层形成在穿孔上。 

在另一个实施方案中，纤维由天然或合成材料制成，例如，轻重量的棉纤维或粘性纤维或二者的组合。在另一个实施方案中，液体产品材料包括天然或人造的弹性体。天然弹性体包括天然胶乳橡胶，人造弹性体可包括聚氨酯。 

在本发明的一个实施方案中，步骤(a)包括在预定的厚度和粘度范围下施加润湿剂。在一个优选的实施例中，润湿剂的粘度为约300到10000cps。在另一个优选实施方案中，润湿剂是包含少于5重量％纤维素的凝胶或溶液。 

在本发明的另一个实施方案中，步骤(b)包括施加纤维，因此纤维穿过凝胶垂直到壁的表面，和凝胶使纤维保持在竖直位置中。还在另一实施方案中，步骤(c)包括将液体产品材料喷射到竖直的纤维顶部上以在竖直的纤维顶部上形成喷射的液体产品材料网。喷射的液体产品材料的密度和液滴尺寸可控，使得喷射的液体产品材料形成了多孔层或统一和均匀的层。在一个实施方案中，这个层是微孔的。 

在一些实施方案中，在以凝胶基底形式的润湿剂上植绒纤维优选采用静电进行，以使由于空气阻力的影响，朝向湿润成形装置的纤维强烈移动能使纤维移动和穿过凝胶垂直于成形装置表面。纤维将穿过凝胶层，凝胶层将使纤维保持竖直，并且覆盖每根纤维的一部分，纤维的这部分渗透到凝胶中。 

在竖直的纤维顶部上喷射像胶乳这样的液体产品材料，结果是在竖直纤维的未覆盖上部的顶部上形成了网状的喷射聚合物层。形成这样的网状层可以通 过控制喷射强度来有效实现，这进而控制由喷射产品材料产生的喷射层的连续性。这种程序产生多孔层或微孔层或更统一和均匀的层。对产品材料的喷射强度、液滴尺寸和表面张力的控制使成品的微孔性和透气性也能得到控制。 

喷射强度的控制可以通过例如控制喷射枪相对于壁表面的移动速度来实现，可以通过改变喷嘴孔径和改变喷射液体粘度，改变雾化空气压力和喷射材料压力来控制液滴的尺寸。表面张力可以通过改变产品液体材料的化学配方、性能和稀释来控制。当液滴尺寸相对较大和表面张力相对较高时，产生微孔或微穿孔层，因此液滴不易结合在一起，在液滴之间会形成小的间隔。当把产品材料喷射到纤维上后，少量的液体立即被纤维吸收掉，是产生不均匀微孔层的另一个原因。 

在一个实施方案中，产品层的形成在几个喷射步骤中实现，因此不均匀的多孔产品材料层先被固化或部分固化，然后喷射第二层，喷射方式为由于第二喷射层的表面张力作用，使得大多数液滴结合在以前形成的网上，在保持工件的微孔性的同时，能够形成更厚和更坚固的层。 

润湿剂优选能用于壁表面以将纤维保持在壁表面上的水溶液。在一些实施方案中，润湿剂是粘稠的，例如具有蜂蜜的粘度或凝胶材料的粘度。例如，润湿剂的粘度可以在大约300至大约10000CPS的范围。 

由包括润湿剂使纤维在成形装置表面保持竖直的方法所形成的工件展示出许多令人惊讶和意想不到的效果，该效果赋予工件出众的性能。厚的润湿剂以及紧跟着产品材料层的可控液滴喷射的静电植绒技术一起使用具有以下优点：纤维被保持基本竖直的位置以制造工件表面，该工件表面为在层的内表面均匀高效地覆盖有纤维，且不存在纤维被产品材料层浸泡。由于直立的纤维穿入到润湿剂中，因此纤维被润湿剂保持在竖直位置，并且暂时被所述的润湿剂部分覆盖。 

当将喷射产品材料液体施加到纤维顶部上时，被履盖的纤维部分被保护起来以免再被所述产品材料液体覆盖，在该阶段发生作用的改变，产品材料液体发挥使得纤维保持在在适当的位置、仍然垂直于表面的作用。在后面的阶段，润湿剂会被洗涤或蒸发掉，露出先前覆盖的纤维部分，该纤维部分现在基本垂直于产品材料层的表面自由直立在产品材料层外。这产生了光滑和柔软的纤维层，该层以与外植绒表面类似的方式覆盖产品层的内表面，这个结果是其它任 何方法所不能获得的。 

此外，由于竖直纤维提高了工件中孔隙的形成，因此内层的竖直纤维促进可透气性工件的形成。 

本实施方案的又另外一个方面，壁表面是平面。 

本领域技术人员应当意识到，本发明不限于上面所特别示出和说明的内容。相反，本发明范围包括说明书中所描述和附图中所展示的各种特征的变形和修改，本领域技术人员在阅读前面的说明书中会想到这些变形和修改，并且这些变形和修改不在现有技术中。 

Claims (25)

1.一种可拉伸工件的制造方法，所述方法包括如下步骤： 

(a)用润湿剂覆盖壁的表面； 

(b)以松散纤维被固定在所述润湿剂中和被润湿剂保持在相对于壁表面基本竖直位置的方式，将第一松散纤维层施加到覆盖有润湿剂的壁表面的至少一部分上，纤维被润湿剂部分覆盖，从而制备出至少部分被纤维覆盖的表面，和； 

(c)以纤维被嵌入到产品材料液滴网络中的方式将液体产品材料喷射到所述基本竖直的纤维的未覆盖的顶部上，以在纤维覆盖表面上形成产品材料层以制造可拉伸的工件，其中所述工件具有内表面和外表面，纤维朝向壁附着到工件的内表面，和其中所述液体产品材料的喷射通过对液体产品材料的喷射强度、液滴尺寸和表面张力的控制而进行，其中液体产品材料包括天然的或人造的弹性体。 

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在多于一个步骤中喷射液体产品材料以控制产品材料层的孔隙率。 

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤(a)包括在预定的厚度和粘度范围下施加润湿剂。 

4.根据权利要求1所述的方法，其中润湿剂是凝胶。 

5.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括施加第二松散纤维层到产品材料层外表面上的步骤，其中产品材料层是未固化的或部分未固化的，以产生可拉伸的工件，其中所述工件具有内表面和外表面，第一松散纤维层的纤维和第二松散纤维层的纤维分别附着到工件的内表面和外表面。 

6.根据权利要求1所述的方法，其中第一松散纤维层的松散纤维是静电施加的。 

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使产品材料层干燥或固化的步骤。 

8.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括在干燥或固化产品材料层的过程中干燥或蒸发润湿剂中的溶剂的步骤，使得第一松散纤维层上留下少量或没有留下润湿剂残留物。 

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中产品材料层在不同区域有着不同 的厚度。 

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中产品材料层在不同区域有着相同的厚度。 

11.根据权利要求1所述的方法，其中壁是平的。 

12.根据权利要求11所述的方法，其中壁是平的传送带。 

13.根据权利要求1所述的方法，其中壁是表面压花传送带、形状复杂的传送带、穿孔的传送带或它们的组合。 

14.根据权利要求1所述的方法，其中壁是平的或二维的工件成形装置。 

15.根据权利要求1所述的方法，其中壁是具有与工件基本相匹配的复杂形状的三维工件成形装置。 

16.根据权利要求1所述的方法，其中壁包括众多的穿孔。 

17.根据权利要求16所述的方法，其中进行喷射以使得至少没有实质的产品材料层形成在穿孔上。 

18.根据权利要求1所述的方法，其中纤维是由天然的或合成的材料制成。 

19.根据权利要求18所述的方法，其中纤维是轻重量的棉纤维、粘性纤维或二者的组合。 

20.根据权利要求1所述的方法，其中天然弹性体包括天然胶乳橡胶。 

21.根据权利要求1所述的方法，其中人造弹性体包括聚氨酯。 

22.根据权利要求5所述的方法，其中松散纤维是静电施加的。 

23.根据权利要求5所述的方法，进一步包括使产品材料层干燥的步骤。 

24.根据权利要求5所述的方法，其中第一松散纤维层的纤维以及第二松散纤维层的纤维是由天然的或合成的材料制成。 

25.根据权利要求5所述的方法，进一步包括在干燥或固化产品材料层的过程中干燥或蒸发润湿剂中的溶剂的步骤，使得第一松散纤维层上留下少量或没有留下润湿剂残留物。 

Images