CN104471131A - 包含各种层和区域的可拉伸片材以及生产这种产品的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供生产柔性、可拉伸和/或弹性片材的方法，以及具有材料特征和性能不同的两个或更多个区域的产品。所述产品由材料例如天然弹性体和其它合成聚合物构成。生产可拉伸产品的方法为通过向工件成型机或输送带的不同区域喷雾不同类型的产品材料。

Description

包含各种层和区域的可拉伸片材以及生产这种产品的方法

技术领域

本发明涉及产品和片材，例如二维和三维的产品和片材，其由柔性、可拉伸和/或弹性的材料例如天然弹性体和其它合成聚合物构成。本发明还涉及使额外的材料例如纤维分层的方法，从而制得2D和3D的可拉伸和/或弹性产品。

背景技术

本申请是对我们未决的美国专利申请号12/875,716的改进。所述申请将通过生产可拉伸的非织造片材的方法生产的产品引入至工件成型机例如输送带或模具上，所述可拉伸的非织造片材包含可拉伸材料例如天然橡胶和松散纤维。在该目前申请中，我们希望将一些新的特征引入到产品特性，以进一步扩大产品的使用和应用。

发明内容

本发明涉及生产可拉伸、弹性或形状保持产品的可变层状片材的方法，所述方法使用各种各样的用于将主要材料喷雾至壁表面上的受控喷雾单元例如工件成型机，所述产品主要由材料例如有弹性的弹性体构成，所述弹性体包括但不限于天然胶乳橡胶或聚氨酯。所得产品为具有至少两个不同区域的片材，所述至少两个不同区域在片材内是一体形成的。本发明还涉及制备具有相同类型或不同类型松散纤维的单面或双面表面涂层的产品的改进方法，以及在该产品中产生相同或不同的微孔区域的方法。

本发明公开在不同区域中具有不同的厚度、复合材料和结构的片材。该片材或织物的制造非常类似于“3D打印”。

通过使用公开的技术制造非织造一次性织物实际上是3D打印织物。

在一个方面中，本发明提供包含两个或更多个区域的片材，其中至少一个区域的特征在于不同的复合材料以及与剩余区域之一不同的特征；片材是可拉伸的并且是非织造的。

在另一个方面中，本发明提供一种生产可拉伸工件的方法，所述方法包括：在输送机或者模具上施加一种或更多种材料，所述输送机或者模具使用不同布置的不同机器或室或不同材料，从而生产具有两个或更多个区域的工件，其中至少一个区域包含与剩余区域之一不同的材料特征。

根据以下详细说明，本发明的这些和其它实施方案将变得明显。

附图说明

下图示出本发明的两种可能实施方案的实施例：

图1表示本发明片材的截面，片材具有两个区域，区域1(左)和区域2(右)。每个区域包含三个层。两个区域的上层都由复合材料1制造出。区域1的中间层由复合材料2制造出，同时区域2的中间层由复合材料3制造出。区域1的底层由复合材料3制造出，同时区域2的底层由复合材料2制造出。

图2表示本发明片材的截面，片材具有与图1中所述相同的结构，并且还包含建立在上层(复合材料1)的顶部上位于特定位置的复合材料4的额外层，所述特定位置完全覆盖区域1但是仅覆盖区域2的一部分。该特定结构使得在片材的不同区域产生不同的厚度。

具体实施方式

本发明通常涉及由处于可喷雾液态的主要材料构成的可拉伸、弹性或者形状保持产品，所述主要材料包含有弹性的弹性体，例如天然胶乳橡胶、聚氨酯或其它合成材料，以及生产该产品的方法，所述方法使用例如工件成型机将液体材料受控喷雾至壁表面上。所得产品为根据需要具有至少两个不同区域的片材。本发明还涉及具有单面或双面的纤维植绒面的产品，以及在各自不同的区域具有期望水平的孔隙率，从而在该产品的不同区域得到透气性或渗透性的产品例如非织造片材。本发明还涉及通过本发明的方法生产的产品。通过本发明生产的产品在产品的两侧上具有改进的规格和感觉。一体形成的片材使得能够制造在不同区域具有不同性能的产品，而不需要使不同材料的不同片材附接在一起。

短语“在片材内是一体形成的”是指彼此相邻的两个区域的复合材料在其连接线处混合，产生连续无缝片材。

术语“植绒”是指将松散纤维施加、附接或粘合至表面上的工艺。

术语“成型机”、“模具”或“工件成型机”可互换使用。成型机或者模具为由任何期望形状或尺寸制得的物体，以及用作制造产品的形状成型机。例如，如果期望面模形状的产品，则成型机或者模具可以构造成显示期望面模的形状和尺寸。成型机可以是平面的和二维的，例如平带式输送机。可选择地，成型机可以是三维的并且具有基本上符合工件的复杂形状。另外，成型机可以由任何合适的材料制得，所述材料例如金属(例如，铝)、瓷质、陶瓷、塑料或复合材料(例如，金属和塑料)。

术语“产品”和“工件”可互换使用，并且还可以包括可使用本发明的方法、设备和成型机生产的任何物体。可拉伸的弹性产品具有各种各样的应用，所述应用包括而不限于：工业应用，例如管道、密封件、膜板、过滤膜；食品工业，例如用于包括易腐物品(例如食品)的物品的透气性可拉伸包装或者覆盖物；医药工业，其用于医疗产品例如敷料和绷带；卫生、体育和个人卫生行业，例如包括防护服在内的服饰，内衣如文胸、内裤，袜子或者手套，以及用于兽医或者户外使用的任何其它服饰、内衣或者衣着。服饰的其它实例描述于2003年11月26日提交的USSN 10/723,244和1999年8月5日提交的USSN 09/744,779中，两者的全部内容以引文形式并入。

术语“松散纤维”是指任何合适的松散植绒纤维材料(包括天然材料或者合成材料)，可以是亲水性、疏水性或者两者的组合。亲水性纤维包括可润湿纤维(即，已经过处理以赋予其以亲水性的疏水性纤维)、吸水性纤维和超吸水性聚合物纤维。可润湿纤维的实例包括例如用表面活性剂处理的双组分纤维、聚丙烯纤维和聚酯纤维。可润湿纤维的实例是聚酯纤维，例如DuPont-Akra聚酯型11A Bright，其市售于DuPont Company，用表面活性剂(例如市售于TCI Americas Inc.的吐温20)处理。吸水性纤维是亲水性纤维。吸水性纤维可以包括人造丝纤维、丙烯酸纤维、尼龙纤维、聚乙烯醇纤维以及天然或者再生纤维素的纤维。吸水性纤维的实例是人造丝纤维。超吸水性聚合物纤维是可溶胀并且能够吸收每克(纤维重量)大于约5克1％的盐水溶液的亲水性纤维。超吸水性聚合物纤维的实例是聚丙烯酸酯纤维、接枝纤维素纤维和马来酸纤维。超吸水性聚合物纤维的实例包括：市售于Technical Absorbents Limited的OASIS型101，以及市售于Camelot,Alberta,Canada的CAMELOT。用于本发明的优选纤维是棉纤维。可使用用于递送松散纤维以使得可以将其施加到表面的任何合适方法。例如，松散纤维可喷雾或吹塑至壁表面上并且进行静电和/或气动植绒。

术语“产品材料”包括合适的可拉伸材料，例如天然聚合物或者合成聚合物。天然聚合物包括而不限于胶乳橡胶。合成聚合物包括而不限于聚氨酯。出于喷雾的目的，通常使用产品材料的乳液、悬浮液或者溶液，例如液体胶乳橡胶。在使用额外的工艺步骤或者不使用额外的工艺步骤将产品材料喷雾后，优选在产品材料从表面被除去之前使得其干燥。干燥工艺可以包括固化或者硬化工艺，这取决于产品材料的选择。例如，当使用胶乳橡胶作为产品材料时，胶乳橡胶会随着其干燥而固化。实施本发明时，优选的产品材料是天然胶乳橡胶，其形成耐用、柔性、可拉伸、弹性的形状保持产品。

术语“壁”可以指平面或者二维的工件成型机，例如平面输送带或者基本上符合产品的任何合适的成型平面。可选择地，壁可以是具有基本上符合工件的复杂形状的三维工件成型机。可选择地，壁可以是非平面的、压花的或者复杂成型的输送带，多孔输送带，或者其组合。壁可以由任何合适的材料制得，所述材料例如塑料、橡胶、复合材料(例如，金属和塑料或者陶瓷的复合材料)、陶瓷、金属例如铝或者不锈钢。

本发明通过减少工艺步骤数和降低需要的成本，提供对于本领域中已知的技术而言出人意料和显著的改进。另外，本发明提供出人意料地有效且经济的方法以生产薄的产品、片材和非织造织物，其在相同的一体形成的片材内不同地进行组合不同的区域，并且可以在至少一个表面上用纤维植绒。

在本发明的一个实施方案中，提供生产可拉伸工件的方法，所述方法包括以下步骤：(a)向壁表面上施加至少一种类型的润湿剂；(b)向壁表面的至少一部分上施加第一层的至少一种类型的松散纤维，以生产部分纤维涂布的表面。静电地或者通过任何其它合适的方式植绒松散纤维，以使得松散纤维碰撞基本上与其表面垂直的壁；以及(c)向直立纤维上喷雾至少一种类型的液体产品材料，以在纤维涂布的表面上形成预定厚度的产品材料层以及生产可拉伸工件，其中产品材料层具有内表面和外表面，以及纤维附接至产品材料层的内表面。另一实施方案还包括向产品材料层的至少一部分外表面上施加第二层松散纤维的步骤，其中产品材料层未固化或者部分地未固化。另一实施方案中，所述方法还包括以下步骤：使得产品材料层干燥；以及从表面移除可拉伸工件。

前述方法还可以包括使用不同构造的不同机器部件或者不同材料，以在产品中产生不同特质的区域。

例如，生产可拉伸工件的方法可包括同时使用不同布置的不同机器或室或不同材料在输送机或者模具上施加一种或更多种材料，从而生产具有两个或更多个区域的工件，其中至少一个区域的特征在于与剩余区域之一不同的材料特性。施加的各材料可以是如上定义的液体材料。

在一个实施方案中，在输送机的横向方向上并排使用至少两种不同的喷雾喷嘴，以平行喷雾材料(例如，液体材料)，以使得产品的一个区域将包括与其它部分相比较低的密度。各喷嘴可以喷雾相同的材料或者不同的材料。

可以成排配置喷嘴。例如，如成排配置的，第一喷嘴可以呈比第二喷嘴更宽的角度喷雾，以通过提供更厚的弹性体层使产品的截面增厚。

在另一实施方案中，喷嘴配置为以不同的速度同时施加相同或不同的材料，从而控制喷雾在不同区域内的材料的量。

在另一实施方案中，喷嘴配置为以不同的速度同时施加相同或不同的材料，从而控制喷雾在不同区域内的材料的量以及产生不同孔隙率的区域。

例如，该喷嘴阵列可以在如上所述的步骤(c)中使用，以喷雾不同的产品材料。例如，两个不同的材料(不同的聚合物类型)可以同时喷雾在两个或更多个区域中。在另一实施例中，可以通过施加第一材料层然后在第一材料层上施加第二材料层，使不同的材料(不同的颜色)层状化。

在其它实施方案中，使用至少两种类似的喷嘴以喷雾不同的聚合物，聚合物可以在以下方面是不同的：聚合物类型、制剂或者任何性质或特征，例如但不限于，任何机械性质、粘度、颜色、气味或者任何其它期望的特征。

在一个实施例中，不同的聚合物可独立地选自天然橡胶、高模量天然橡胶、低模量天然橡胶、聚氨酯和硅酮等。

在另一实施方案中，施加到产品区域之一的聚合物具有比施加到至少一个其它区域的聚合物更高的模量。在另一实施方案中，施加到产品第一区域的聚合物具有比施加到第二区域的聚合物更高的模量。

在其它实施方案中，使用至少两台植绒机以施加不同类型的纤维。例如，如上所述，可以在步骤(b)中使用该植绒机，以向产品的不同区域施加不同类型的松散纤维。例如，可以向相邻区域内的润湿剂施加不同类型的纤维，或者可以向润湿剂(产品材料层的一个表面)施加一种类型的纤维，向产品材料层的第二表面上施加第二类型的绒屑。

在其它实施方案中，使用至少两台植绒机以施加不同的纤维，纤维可以在以下方面是不同的：类型、材料、长度、直径、颜色、气味、可堆肥性(compostability)、保水性、疏水性或者任何其它期望的特征。

在两个或更多个区域内施加不同的绒屑时，可以在相同产品材料或不同产品材料的顶部上喷雾绒屑。在一个实施方案中，向至少两个不同的区域施加不同的绒屑以及向相同的产品材料上喷雾绒屑。在另一实施方案中，向至少两个不同的区域施加不同的绒屑以及向不同的产品材料上喷雾各类型的绒屑。

在另一实施方案中，用第一绒屑涂布润湿剂，向一个或者多个区域内的一种或者多种产品材料上喷雾第一绒屑，向产品材料的外表面施加第二绒屑。

可以使用前述方法以形成具有两个或更多个区域的一体形成的可拉伸非织造片材，其中至少一个区域具有与剩余区域之一不同的特征。

在某些实施方案中，可拉伸非织造片材可以包含三个或多个区域；或者四个或多个区域；或者五个或多个区域。在其它实施方案中，可拉伸非织造片材可以包含两个至十个区域；或者两个至五个区域；或者两个至四个区域；或者两个或三个区域，还在其它实施方案中，可拉伸非织造片材可具有两个区域；或者三个区域；或者四个区域；或者五个区域；或者出于给定目的所需要的许多区域。作为一体形成的片材生产全部区域。

可拉伸非织造片材的各区域可例如，但不限于：(1)上表面和底表面；(2)右侧和左侧；(3)纵向、中间部和剩余的侧部；(4)横向条纹；或者任何其它期望的区域定义或其组合。

在一个实施方案中，产品区域各自包含不同的弹性体材料，例如但不限于，天然胶乳橡胶、聚氨酯或者其它合成材料。

各区域的材料特征可以在以下方面是不同的：任何性质，或者例如但不限于，聚合物类型、制剂、可堆肥性、基重、厚度、孔隙率、水或任何其它液体的渗透性、透气性、撕裂强度、断裂伸长率、延展后的回缩力、拉伸强度、任何其它机械性质、颜色、气味、触觉或者感觉。

在另一实施方案中，可拉伸非织造片材在不同的区域包含不同的松散纤维，所述纤维可以在以下方面是不同的：类型、材料、长度、直径、颜色、气味、可堆肥性、保水性、疏水性或者任何其它期望的特征。

在其它实施方案中，产品区域包含不同的孔隙率水平。

在具体实施例中，片材可以包含具有第一材料和第一绒屑的第一区域，以及与第一区域相邻的具有第一材料和第二绒屑的第二区域。在另一实施例中，片材可以包含具有第一材料和第一绒屑的第一区域；与第一区域相邻的具有第一材料和第二绒屑的第二区域；以及与第一或者第二区域相邻的具有第二材料和第一绒屑的第三区域。

在另一实施例中，可以在一层上喷雾另一层的方式喷雾多个层，以使得片材可以包含相邻区域，在所述相邻区域中施加层的堆叠在每个区域中是不同的。这可以得到在相同片材上并排且一体形成的不同夹层。

在另一实施例中，片材的至少一个区域可以包含具有与剩余区域的聚合物不同的模量的聚合物。该片材可用于医药用途，以提供具有不同的局部压力要求的绷带。

在另一实施例中，可以在不同的区域内使用不同的材料，以在片材中产生“透气性”区域；或者改进的防漏区域。

在另一实施例中，可以向片材的内表面和外表面施加不同的纤维，例如向内表面提供棉纤维以及向外表面提供人造丝纤维。该片材可以在例如制作裤子或其它服饰方面是有用的。

在另一实施例中，不同的区域可以提供有不同颜色的绒屑。该不同的颜色可以施加在片材一个表面上的相邻区域内，以产生期望的设计效果；或者可以向片材的内表面提供一种颜色的绒屑，向片材的外表面提供另一颜色的绒屑。

本文提供的方法和产品可在非织造工业中用作可拉伸非织造织物的片材，所述织物原样使用或者与其它材料组合使用，以制得即用型成品，所述其它材料例如但不限于织造和非织造织物，所述成品例如但不限于，纸尿裤、卫生巾、绷带、包装件、家居床上用品、窗帘、服装以及户外和军用配件等。

本领域技术人员将理解的是，本发明不限于以上本文中具体示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括说明书及其附图中所述的各种特征的变型和改进，所述变型和改进在本领域技术人员阅读前述描述时可以想到并且不在现有技术中。

Claims (14)

1.一种片材，所述片材包含两个或更多个区域，

其中至少一个区域包含与剩余区域之一不同的材料特征；

其中所述片材为可拉伸的并且为非织造的；以及

其中两个相邻区域的复合材料在所述两个相邻区域的连接线处混合，产生连续无缝片材。

2.根据权利要求1所述的片材，所述片材具有为右侧和左侧的两个区域。

3.根据权利要求1所述的片材，所述片材具有为(i)中间部和(ii)侧部的两个区域。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的片材，其中至少两个区域包含不同的弹性体材料。

5.根据权利要求1所述的片材，其中所述材料特征选自：聚合物类型、纤维含量、纤维类型、制剂、可堆肥性、基重、厚度、孔隙率、液体渗透性、透气性、撕裂强度、断裂伸长率、延展后的回缩力、拉伸强度、颜色、气味、密度和触感。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的片材，其中所述区域各自包含不同的松散纤维。

7.根据权利要求6所述的片材，其中所述纤维在以下方面是不同的：类型、材料、长度、直径、颜色、气味、可堆肥性、保水性或者疏水性。

8.一种生产可拉伸工件的方法，所述方法包括：

在输送机或者模具上施加一种或更多种材料，所述输送机或者模具使用不同布置的不同机器或室或不同材料，从而生产具有两个或更多个区域的工件，其中至少一个区域包含与剩余区域之一不同的材料特征。

9.根据权利要求8所述的方法，其中在所述输送机的横向方向上，使用并排的至少两种不同喷雾喷嘴施加所述一种或更多种材料。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述喷嘴配置为以不同速度施加一种或更多种材料，从而控制所述一种或更多种材料的喷雾在不同区域中的量。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述喷嘴配置为以不同速度施加一种或更多种材料，从而控制所述一种或更多种材料的喷雾在不同区域中的量以及产生不同孔隙率的区域。

12.根据权利要求9所述的方法，其中使用所述至少两种喷嘴喷雾不同的聚合物。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述聚合物可以在以下方面是不同的：聚合物类型、制剂、可堆肥性、基重、厚度、孔隙率、水或任何其它液体的渗透性、透气性、撕裂强度、断裂伸长率、延展后的回缩力、拉伸强度、颜色、气味或者触感。

14.根据权利要求8所述的方法，其中使用至少两台植绒机以施加不同类型的绒屑。