CN105228826A - 包括网状热塑性膜的层合物及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种接合到可延展载体的至少部分网状热塑性膜的层合物。该网状热塑性膜包括背衬,该背衬具有开口和从第一主表面突起的分立元件。存在邻接任何给定开口的相对两端的沿第一方向对齐的两个分立元件。在沿与第一方向垂直的第二方向,存在位于沿第二方向对齐的给定开口与相邻开口之间的一个分立元件。热塑性背衬的围绕给定开口的每个部分沿其纵向塑性变形。本发明还公开了一种制造层合物的方法。该方法包括沿第一方向拉伸具有多个分立元件的热塑性背衬并将该背衬层合到可延展载体。随后沿第二方向拉伸层合物在热塑性背衬中在分立元件中的两个相邻分立元件之间形成撕裂。

Description

包括网状热塑性膜的层合物及其制造方法
背景技术
具有一个或多个结构化表面的制品可用于多种应用(例如,研磨盘、汽车零件组装和一次性吸收制品)中。该制品可提供为膜,该膜表现出例如增加的表面积、机械紧固结构或光学特性。
机械紧固件也称为钩环紧固件,通常包括多个密集间隔开的直立突起,该突起具有可用作钩构件的环接合头部,并且环构件通常包括多个织造、非织造或针织环。在许多应用中,机械紧固件可用于提供可释放附接。例如,机械紧固件广泛用于可穿着一次性吸收制品中以围绕人的身体紧固此类制品。在典型的构型中,例如,位于附接到尿布或失禁衣服的后腰部的紧固拉袢上的钩条带或贴片可紧固到前腰部上的环材料着陆区,或者钩条带或贴片可紧固到前腰区中的尿布或失禁衣服的底片(例如,非织造底片)。机械紧固件也可用于一次性制品,诸如卫生巾。卫生巾通常包括旨在与穿着者的内衣相邻放置的底片。该底片可包括钩紧固件元件,以将卫生巾牢固地附接到内衣,该内衣与钩紧固件元件机械接合。
一些机械紧固件已制成在背衬中具有开口,凸形紧固元件从该开口突出。参照,例如,美国专利4,001,366(Brumlik)和7,407,496(Peterson)、美国专利申请公布2012/0204383(Wood等人)、和国际专利申请公布WO2005/122818(Ausen等人)和WO1994/02091(Hamilton)。
发明内容
本公开提供了一种网状膜的层合物以及一种制造层合物的方法。网状膜可简单地通过以下方式制造于可延展层合物上:沿第一方向拉伸热塑性背衬,将该热塑性背衬层合到可延展载体,然后沿与第一方向垂直的第二方向拉伸层合物。在拉伸之前不需要对膜进行裁切或打孔。该制造网状膜的层合物的方法利用与膜的拉伸诱导分子取向相关联的较低抗撕强度。
在一个方面,本公开提供了一种接合到可延展载体的至少部分网状热塑性膜的层合物。该网状热塑性膜具有热塑性背衬,该热塑性背衬具有第一主表面和第二主表面、热塑性背衬中的多个开口、以及从热塑性背衬的第一主表面突起的多个分立元件。存在邻接任何给定开口的相对两端的沿第一方向对齐的两个分立元件。沿与第一方向垂直的第二方向,存在位于沿第二方向对齐的给定开口与相邻开口之间的一个分立元件。热塑性背衬的围绕给定开口的每个部分沿其纵向塑性变形。
在另一方面,本公开提供了一种制造层合物的方法。该方法包括提供热塑性背衬,该热塑性背衬具有第一主表面和第二主表面以及从热塑性背衬的第一主表面突起的多个分立元件。分立元件中的至少一些分立元件沿第一方向对齐成行。该方法还包括沿第一方向拉伸热塑性背衬,以使该热塑性背衬塑性变形并且将沿第一方向对齐成行的至少一些分立元件分开。在沿第一方向拉伸该热塑性背衬之后,该热塑性背衬在多个分立元件之间保持完整。该方法还包括将热塑性背衬层合到可延展载体以提供层合物。该可延展载体能够至少沿与第一方向垂直的第二方向延展。该方法还包括沿与第一方向垂直的第二方向拉伸层合物。沿第二方向拉伸层合物在热塑性背衬中在沿第一方向对齐成行的分立元件中的两个相邻分立元件之间形成撕裂,并且该撕裂被分立元件中的两个相邻分立元件中断。
本文所公开的方法可在一些实施例中用于制造具有独特和有吸引力的外观的网状机械紧固层合物幅材、条带或贴片。根据本公开的方法允许在机械紧固件中提供开口,而没有浪费的材料损失。该开口可向机械紧固件提供透气性和柔性,这可增强例如包括通过本文所公开的方法制造的机械紧固件的吸收制品的穿着者的舒适性。机械紧固件还通常能够用相对少量的材料来覆盖相对大的面积,这可降低机械紧固件的成本。另外,由于吸收制品中的可由机械紧固件覆盖的大面积,该机械紧固件可例如通过抵抗偏移力(诸如由吸收制品的穿着者的移动所引起的扭转力或旋转力)来提供性能增强。例如,在使用中,将吸收制品诸如尿布配合在穿着者周围通常需要尿布的前腰部和后腰部彼此重叠。当尿布被穿着时,穿着者的移动往往使重叠的前腰部和后腰部相对于彼此移动位置。除非此类移动受到限制,否则尿布的配合和包容特性可在所述尿布被穿着时退化。根据本公开制造的机械紧固件可因其相对较大的面积和柔性而通过抵抗此类移动来提供具有改善的配合和封闭稳定性。
在本申请中,诸如“一个”、“一种”和“所述”等术语并非仅旨在指单一实体,而是包括一般类别,其具体实例可用于举例说明。术语“一个”、“一种”和“所述”可与术语“至少一个(种)”互换使用。后接列表的短语“...中的至少一个”和“包含...中的至少一个”指列表中的任一项以及列表中两项或更多项的任意组合。除非另有说明,否则所有数值范围均包括它们的端值以及端值之间的非整数值。
在本公开中使用术语“第一”和“第二”。应当理解,除非另有说明,否则这些术语仅就其相对意义而使用。为方便描述实施例中的一个或多个,“第一”和“第二”的命名可适用于热塑性背衬的主表面。
通过将诸如“位于……上方”和“位于……下方”及其变形等取向词用于本公开的层合物中的各种元件的位置,我们是指元件相对于具有面向上的网状膜的水平设置的层合物的相对位置。并非意指层合物在制造期间或之后应具有任何特定空间取向。
术语“数个”和“多个”是指不止一个。
术语“开口”应理解为由热塑性背衬围绕的空隙空间。开口既可封闭也可不封闭热塑性背衬的原纤维,该原纤维通常具有小于热塑性背衬的围绕开口的每个部分的宽度的10%或5%的宽度。
在一些实施例中,根据本公开的网状膜为连续或延伸幅材,有时具有不确定长度。幅材通常可按卷绕法处理。在一些实施例中,根据本公开的方法在连续幅材上进行。本文使用的术语“纵向(machinedirection)”(MD)表示在制造工艺期间行进材料幅材的方向。当从连续幅材切割条带时,纵向对应于条带的长度“L”。术语“纵向(machinedirection)”和“纵向(longitudinaldirection)”可互换使用。本文使用的术语“横向(cross-machinedirection)”(CD)表示与纵向基本上垂直的方向。当从连续幅材切割条带时,横向对应于条带的宽度“W”。在本文所公开的方法的一些实施例中,第一方向为纵向,并且第二方向为横向,但并不需要这样。
术语“可延展的”是指能够在施加拉伸力的方向上拉伸或伸长而不破坏材料或材料纤维的结构的材料。弹性材料为具有恢复特性的可延展材料。在一些实施例中,可延展材料可被拉伸到比其松弛长度大至少约5%、10%、15%、20%、25%、或50%的长度,而不破坏材料或材料纤维的结构。
术语“弹性的”是指能够从拉伸或变形表现出恢复的任何材料(诸如0.002mm至0.5mm厚的膜)。在一些实施例中,如果在施加拉伸力时材料可被拉伸到大于其初始长度至少约25%(在一些实施例中,50%)的长度且可在释放拉伸力时恢复其伸长率的至少40%、50%、60%、70%、80%或90%,则所述材料可被视为弹性的。
术语“非弹性的”是指从拉伸或变形在很大程度上未表现出恢复的任何材料(诸如0.002mm到0.5mm厚的膜)。例如,被拉伸到大于其初始长度的至少约50%的长度的非弹性材料将在释放其拉伸力时恢复其伸长率的小于约40%、25%、20%或10%。在一些实施例中,如果非弹性材料被拉伸超过其可逆拉伸区域,则所述非弹性材料可被视为能够发生永久塑性变形的柔性塑料。
本公开的上述发明内容并非旨在描述本公开的每个所公开的实施例或每种实施方式。下面的描述更为具体地举例说明了例示性实施例。因此,应当理解,附图和以下描述仅用于举例说明的目的,而不应被理解为是对本公开范围的不当限制。
附图说明
结合附图,参考以下对本公开的各种实施例的详细说明,可更全面地理解本公开,其中:
图1A为可用于制造根据本公开的层合物的方法的膜的一个实施例的顶视图;
图1B为图1A所示膜在其已被沿第一方向拉伸之后的顶视图;
图1C为层合到可延展载体的图1B所示膜的透视图;
图1D为根据本公开的层合物的实施例的顶视图,根据本公开的方法的一些实施例,该层合物通过沿与第一方向垂直的第二方向拉伸图1B所示膜制备;
图2为示出了类似于图1D所示的网状膜的一部分的透视图的扫描电子显微图;
图3A为膜(诸如图1B所示的膜)在其已被沿第一方向拉伸之后的用配备有交叉极面的偏光显微镜拍摄的照片;
图3B为图3A所示膜在其已被沿与第一方向垂直的第二方向拉伸之后的用配备有交叉极面的偏光显微镜拍摄的照片;
图3C和图3D为示出了位于根据本公开的网状膜中的开口之间的热塑性背衬的两部分的光学延迟图的显微图;
图4为根据本公开的层合物的另一个实施例的顶视图;
图5为根据本公开的层合物的再一个实施例的透视图;
图6A为根据本公开的网状膜的实施例的图像,其中热塑性背衬在沿第二方向拉伸时未被加热;
图6B为根据本公开的网状膜的实施例的图像,其中热塑性背衬在沿第二方向拉伸时被加热;
图7A为对于实例1观察到的拉伸与负载的关系曲线图的一部分;以及
图7B为对于制造网状膜的方法观察到的拉伸与负载的关系曲线图的一部分,其中网状膜未接合到载体。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的实施例,所述实施例的一个或多个实例示出于附图中。示出或描述为一个实施例的一部分的特征可与其它实施例一起使用以产生另一第三实施例。预期本公开包括这些和其它修改和变型。
图1A示出了热塑性背衬14的实施例的顶视图,该热塑性背衬具有从背衬的第一主表面突起的分立元件10,该第一主表面为可在附图中看到的主表面。
图1B示出了作为根据本公开的方法的特征的沿第一方向1D拉伸热塑性背衬14的结果。图1B示出了分立元件10在拉伸之后沿第一方向1D进一步间隔开。尽管附图中未示出,但热塑性背衬14变薄,塑性变形,并且具有沿第一方向1D的拉伸诱导分子取向。然而,热塑性背衬14在拉伸之后在分立元件10之间保持完整。换句话说,热塑性背衬14在沿第一方向拉伸之后没有任何切口、狭缝、撕裂或孔中的多个;而是背衬仍为连续膜。在沿第一方向拉伸期间,形成于热塑性背衬14中的分立元件10抵抗拉伸。在其基部处,分立元件10的区域相当于较厚的膜部分并且在两侧上未拉伸到与热塑性背衬14相同的程度。为补偿拉伸基部的此抵抗力,热塑性背衬的位于分立元件10之间的区域20的至少一部分据信在两侧上比热塑性背衬14拉伸更大程度。具有沿第一方向1D的最高拉伸诱导分子取向的热塑性背衬14的区因此见于分立元件10之间的区域20内。
图1C为具有层合到可延展载体30的图1B所示分立元件10的热塑性背衬14的层合物的透视图。在一些实施例中,分立元件中的至少一些分立元件包括一个直立柱。在一些实施例中,分立元件10中的至少一些分立元件为热塑性背衬14上的直立柱,该直立柱通常具有近侧端部10a和远侧端部10b,其中近侧端部包括附接到热塑性背衬14的基部,并且远侧端部远离热塑性背衬延伸。可延展载体30能够至少沿第二方向2D延展,并且通常被选择成使得其具有比具有分立元件10的热塑性背衬14的屈服点低的屈服点。
图1D示出了作为根据本公开的方法的特征的沿第二方向2D拉伸层合物5的结果。第二方向2D与第一方向1D垂直。由于图1B所示区域20具有在热塑性背衬14中沿第一方向的最高拉伸诱导分子取向,因此该区域具有最低抗撕裂性。沿第二方向2D拉伸层合物5使热塑性背衬14在区域20中撕裂,以提供如图1D所示的热塑性背衬14中的开口22。区域20中的撕裂被区域20的任一端的分立元件10中断。中断撕裂蔓延的根据本公开的方法的一些实施例的分立元件示出于图2的扫描电子显微图中,但此显微图为在层合到可延展载体时未被拉伸的背衬。在包括图2所示实施例在内的一些实施例中,分立元件仅从热塑性背衬的第一主表面突起。应当理解,不对图1C所示热塑性背衬14进行裁切或打孔。而是,简单地通过沿第一方向1D拉伸热塑性背衬14,然后沿第二方向2D拉伸图1C所示层合物来在热塑性背衬14中形成开口22。
尽管沿第二方向2D拉伸图1B所示膜可进行而不将该膜层合到可延展载体,但沿第二方向2D拉伸图1C所示层合物可更快地进行。当沿第二方向拉伸图1B所示膜时,每个撕裂在热塑性背衬中引起弱点,并且拉伸力变得仅施加在热塑性背衬的开口之间的部分上,而高应力施加在分立元件的位置处的热塑性背衬上。在图1D所示层合物5中,拉伸力主要施加在可延展载体30上。因此,沿第二方向2D拉伸层合物可比拉伸热塑性膜本身快至少十倍进行。
图1D还示出了根据本公开的层合物5的实施例。在图1D所示实施例中,当沿第一方向1D或第二方向2D查看时,热塑性背衬14具有从热塑性背衬14的第一主表面突起的分立元件10的交错阵列。交错阵列可根据视角呈现为正方形阵列;因此,视角为指定的。在一些实施例中,当从第一方向查看时,交错阵列为看起来交错的阵列。再次参照图1A到图1D所示方法的实施例,分立元件10沿第一方向1D对齐成行16,但沿第二方向2D交错。
在图1D所示网状膜1中,针对网状膜中的任何给定单个开口22,存在围绕单个开口22的四个分立元件10。两个分立元件10在相对的两端邻接开口,所述分立元件为用于在以本文所公开的方法沿第二方向2D拉伸时中断形成于热塑性背衬中的撕裂的分立元件。围绕开口的四个分立元件中的剩余两个分立元件具有热塑性背衬14的位于其与开口22之间的一部分。存在位于沿第二方向对齐的给定开口与相邻开口之间的一个分立元件。在一些实施例中,当两个开口被称为对齐时,这两个开口沿对称轴对齐。热塑性背衬14中没有部分将四个分立元件的组中的两对相对分立元件10中的任何一对连接。
此外,在任何两个相邻开口之间,通常存在至多一个从热塑性背衬突起的分立元件。即,在任何两个相邻开口之间可存在零个或一个分立元件。为了本公开的目的,为确定分立元件是否位于两个相邻开口之间,分立元件必须位于热塑性背衬的将两个相邻开口分开的部分上的某个位置处。当顺着行16查看时,网状膜1明显地在任何两个相邻开口22之间具有一个分立元件10。另外,当沿与行16垂直的方向2D查看时,网状膜1明显地在任何两个相邻开口22之间具有一个分立元件10。因此,当沿着多个开口沿其对齐的对称轴查看时,存在位于任何两个相邻开口之间的一个分立元件10。然而,当与行16成45度角查看时,网状膜1可被视为在任何两个相邻开口22之间没有分立元件10,因为分立元件10不位于热塑性背衬14的将两个开口22分隔开的部分中。在包括图1C所示实施例在内的一些实施例中,在网状膜1中的每个交汇处似乎恰好存在一个分立元件10。开口和热塑性背衬的围绕开口的相关联部分可称为网状膜的单元格。在包括图1D所示实施例在内的一些实施例中,单元格具有四个边和四个角,并且似乎恰好存在一个与单元格中的每个角相关联的分立元件10。
在根据本文所公开的方法制造的层合物中,网状膜通常具有其它独特的特征结构。由于热塑性背衬首先沿第一方向1D拉伸,因此热塑性背衬14的由宽度尺寸“w”和长度尺寸“1”限定的每个部分沿其纵向塑性变形。如本文所用,术语“长度”或“纵长”通常是指热塑性背衬的位于开口之间的部分的最长尺寸,但分立元件的初始密度和尺寸以及沿第一方向拉伸的程度可改变所述热塑性背衬部分的尺寸。当开口回缩或闭合时,诸如当可延展载体为弹性的且处于其回缩状态时或当从非弹性可延展载体移除网状膜并沿第一方向施加张力以至少部分地闭合开口时,纵向也可被视为第一方向。本文所用,术语“宽度”通常是指位于开口之间的背衬部分的沿热塑性背衬的平面的最短尺寸。当开口回缩或闭合时,宽度尺寸也可被视为与第二方向平行。热塑性背衬的每个部分通常在长度尺寸上比在宽度尺寸上具有更大的拉伸诱导分子取向。可不存在沿宽度尺寸“w”的拉伸诱导分子取向,因为热塑性背衬在沿第二方向延伸时撕裂而不是拉伸,或者在连接点处可存在沿宽度尺寸的某一局部拉伸诱导分子取向。另外,热塑性背衬14的厚度可在网状膜1中为基本上均匀的。热塑性背衬14在如图1B所示沿第一方向1D拉伸之后的厚度与在热塑性背衬14在如图1D所示沿第二方向2D拉伸之后的厚度相同,同样因为热塑性背衬在沿第二方向延伸时撕裂而不是拉伸。
根据本公开的网状膜中的拉伸诱导分子取向可通过对网状膜中的热塑性背衬的双折射特性进行标准光谱分析来确定。热塑性背衬的位于网状膜中的开口之间的每个部分也可以理解为是双折射的,这意味着热塑性背衬中的聚合物在不同方向上具有不同的有效折射率。如上文结合图1B所述,热塑性背衬14中的拉伸诱导分子取向据信在区域20内最高。图3A所示的用配备有交叉极面的偏光显微镜拍摄的照片示出了此点。在图3A所示的灰度图像中,圆形直立元件上方和下方的较暗三角形区域显示出膜中的最高双折射率位于分立元件之间。图3B为图3A所示膜在其已沿第二方向拉伸之后所拍摄的照片。图3B示出了由网状膜的热塑性背衬中的拉伸诱导分子取向所引起的双折射率在其邻接开口处为最高。图3B所示热塑性背衬的每个部分的边缘上的较浅色显示出在所述边缘处或附近比在热塑性背衬的中心部分更高的双折射率。再次参照图1D,来自拉伸诱导分子取向的双折射率通常在开口边缘处的位置24a处高于在热塑性背衬的不邻接开口的一部分中,例如高于在24b处或在热塑性背衬的部分的中点处。尽管在图3B的灰度图像中不可见,但最高双折射率位于开口的靠近分立元件的位置的边缘上的热塑性背衬中。
在被裁切、打孔或模制成具有开口的背衬中未观察到给定开口的边缘处的位置处的更高拉伸诱导分子取向。在其中拉伸在裁切、打孔或模制之后的情况下,例如,拉伸优选不会在狭缝、小孔或开口处进行以在这个位置处提供增加的双折射率。在狭缝、小孔或模制开口处,在材料存在中断并且因此没有材料传输拉伸力。因此,没有理由认为将在开口的边缘处比朝开口之间的热塑性背衬的一部分的中心观察到更高水平的拉伸诱导分子取向。
在包括图3B所示实施例在内的许多实施例中,热塑性背衬的围绕给定开口的至少一个(在一些实施例中,每个)部分具有朝开口的较高双折射率和朝热塑性背衬的每个部分的中心的较低双折射率的横跨其宽度的类似外形。
为确定网状膜是否通常在热塑性背衬的靠近给定开口的边缘的一部分中比在所述部分的中心具有更高的拉伸诱导分子取向和/或为确定热塑性背衬的围绕给定开口的每个部分是否具有朝开口的较高双折射率的横跨其宽度的类似外形,在传输模式下使用配备有交叉极面的偏光显微镜,例如得自德国韦茨拉尔的微系统公司(MicrosystemsGmbH,Wetzlar,Germany)的“LEICADM2700P”。将偏光器和分析器彼此成90度放置,使得视场为暗的。将样品放置在偏光器与分析器之间,并且使用图像捕获装置来记录图像。
另外,通过将热塑性背衬的部分分割成截面并且测量双折射率来示出本文所公开的网状膜中的热塑性背衬的每个部分的边缘处的较高双折射率。再次参照图1D,网状膜1中的单元格在两个地方“a”和“b”沿2D切割,以切割穿过所述格中的热塑性背衬的每个部分。每个切割部分的横截面被照相以示出每个样品的光学延迟图。照片中的两张示出于图3C和图3D中。较浅色的区域指示较高双折射率的区域。在图3C和图3D所示照片中,最高双折射率在每个横截面的一个边缘处观察到。这些样品中的双折射率是用显微镜(以商品名“DMRXE”购自徕卡微系统公司(LeicaMicrosystemsGmbH))上的延迟成像系统(以商品名“LC-PolScope”购自德国达姆施塔特的Lot-Oriel公司
(Lot-OrielGmbH&Co.,Darmstadt,Germany))和数字电荷耦合彩色照相机(以商品名“RETIGAEXiFAST1394”购自加拿大不列颠哥伦比亚省萨里郡的QImaging公司(QImaging,Surrey,BC,Canada))测量。显微镜配备有546.5nm干涉滤光片(得自马萨诸塞州霍普金顿市的剑桥研究与仪表公司(CambridgeResearch&Instrumentation,Inc.,Hopkinton,Mass.))和10x/0.25物镜。
在根据本公开的层合物的一些实施例中,如果载体在沿第二方向2D拉伸时塑性变形,则该载体也具有拉伸诱导分子取向。载体可具有沿第二方向2D比沿第一方向1D更高的拉伸诱导分子取向。载体中的拉伸诱导分子取向也可通过使用上文技术中的任何一种对其双折射率特性进行标准光谱分析来确定。
对于本文所公开的网状膜的一些实施例而言,特别是其中可延展载体为非弹性的实施例或当可延展载体为弹性的且被拉伸时,形成于热塑性背衬中的开口呈重复四边形图案的形式。四边形通常具有两个对称轴,沿1D的一个和沿2D的一个。在一些实施例中,开口呈菱形的形状。同样,热塑性背衬中没有部分跨接于四边形的反向角之间。弹性的可延展载体可具有一旦开口制成便闭合开口的回缩力。在这些实施例中,当拉伸力被释放并且弹性处于其松驰状态时,开口可非常窄且看起来为狭缝。可存在一个以上的重复四边形开口或狭缝图案,例如,在分立元件在热塑性背衬上不均匀地间隔开的情况下。在热塑性背衬中,可存在具有分立元件的不同间距的区,从而导致分立开口的不同大小。对于均匀地间隔开的分立元件而言,分立开口之间的间距(例如,沿横向的距离)可相差至多10%、5%、2.5%或1%。
在根据本公开的层合物中,网状膜可为部分网状的,例如在其中仅拉伸可延展载体的一部分的实施例中。
根据本公开的层合物中和根据本公开的方法中的其前驱体中的网状膜1中的热塑性背衬为基本上平坦的。基本上“平坦的”网状膜是指当放置在平整表面上时占据基本上相同平面的热塑性背衬部分或股线。就这一点而言,术语“基本上”可意指热塑性背衬的一部分可脱离平面至多15度、10度或5度。基本上平坦的热塑性背衬没有波纹并且不被外形挤压成具有多个峰和谷。热塑性背衬的各个部分例如在“基本上平坦的”膜中的网状膜的交汇处也不横贯彼此。
尽管图1A至图1D示出了其中分立元件10沿作为第一拉伸方向的第一方向1D对齐成行16的根据本公开的方法的实施例,但也可使用分立元件与第一方向之间的其它关系。例如,对于具有方形分立元件阵列的热塑性背衬而言,第一方向可与给定分立元件行成45度角。在将热塑性背衬接合到载体之后沿与第一方向垂直的第二方向的第二拉伸将在热塑性背衬中提供开口。
图4示出了根据本公开的层合物的另一个实施例。层合物105中的网状膜100具有从热塑性背衬的第一主表面突起的分立元件110的交错阵列。在所示实施例中,分立元件110包括位于表面突出部上的多个直立柱。直立柱各自具有近侧端部和远侧端部,其中近侧端部包括附接到表面突出部的基部,并且远侧端部远离热塑性背衬延伸。如在图1D的实施例所示的网状膜中一样,在任何两个相邻开口122之间,存在至多一个从热塑性背衬突起的分立元件110;在网状膜100中的每一交汇处恰好有一个分立元件110。另外,在所示实施例中,针对网状膜100中的任何给定单个开口122,存在围绕单个开口122的四个分立元件110,其中两个分立元件110在相对的两端邻接开口122并且围绕开口的四个分立元件中的剩余两个分立元件具有热塑性背衬114的位于其与开口122之间的一部分。存在位于沿第二方向对齐的给定开口122与相邻开口之间的一个分立元件。网状膜100的热塑性背衬114中的拉伸诱导分子取向通常在其邻接开口处(例如,在124a处)最高。换句话说,拉伸诱导分子取向通常在位置124a处高于热塑性背衬的不邻接开口的一部分中,例如,在124b处。此外,热塑性背衬的围绕给定开口的每个部分具有朝开口的较高双折射率和朝中心的较低双折射率的横跨其宽度的类似外形。
具有从其突起的分立元件的热塑性背衬的各种特征结构(例如图1A所示的特征结构)可影响根据本公开的方法,而且可影响所得层合物的外观和特性。例如,热塑性背衬的厚度与在沿第二方向拉伸时使区域20(图1B所示)撕裂所需的沿第一方向的拉伸程度(即,拉伸比)有关。术语“拉伸比”是指热塑性背衬的给定部分在拉伸之后的线性尺寸与同一部分在拉伸之前的线性尺寸的比率。根据本公开的方法可用于具有各种厚度的热塑性背衬。在一些实施例中,适用于本文所公开的方法的热塑性背衬的厚度可根据层合物中的所需网状膜在沿第一方向拉伸之前为至多约400微米、300微米或250微米和至少约30微米或50微米。此厚度不包括分立元件的从热塑性背衬的第一主表面突起的高度。在一些实施例中,在沿第一方向拉伸之前,热塑性背衬的厚度介于30至约225微米、约50至约200微米、或约50至约150微米的范围。与较厚的膜相比,薄的膜将需要沿第一方向的较低拉伸比,以在区域20中提供所需量的拉伸诱导分子取向。对用于热塑性背衬的材料的选择也影响拉伸比。对于聚丙烯和聚乙烯背衬而言,足以在区域20中提供所需量的拉伸诱导分子取向的沿第一方向的拉伸比可根据背衬的厚度和在拉伸背衬时的背衬的温度为1.25、1.5、2.0、2.25、2.5、2.75或3。例如,对于70微米厚的背衬的沿第一方向的拉伸比可为约2,对于100微米厚的背衬的沿第一方向的拉伸比可介于约2.2至2.5的范围,并且对于130微米厚的背衬的沿第一方向的拉伸比可介于约2.5至2.75的范围,例如当拉伸这些背衬中的任一者在介于85℃至130℃的范围的温度下进行时。最大拉伸比受限于所选择材料的拉伸强度。可根据材料选择和在拉伸热塑性背衬时热塑性背衬的温度,使用至多5、7.5或10的拉伸比。
分立元件10或110在其基部(即,其开始从热塑性背衬突起的点)处的宽度也可影响根据本公开的方法。术语“宽度尺寸”应理解为包括具有圆形横截面的分立元件10的直径。分立元件10可具有一个以上的宽度尺寸(例如,在矩形或椭圆形横截面形状的柱中)。此外,分立元件10可例如从基部处的近侧端部朝远侧端部渐缩,如图2所示。在这些情况下,分立元件的宽度被视为其基部处的其最大宽度。分立元件的宽度影响其对沿第一方向拉伸的抵抗力并且因此影响热塑性背衬的位于分立元件10之间的区域20相对于任一侧上的热塑性背衬14的增加的拉伸量。在一些实施例中,分立元件具有至少与如上列实施例中的任一个中所述的膜的厚度一样大的宽度。分立元件10可具有最大宽度尺寸“w”为至少30微米、50微米、70微米、100微米或125微米的横截面。分立元件10的宽度可在一些实施例中为至多1毫米。在一些实施例中,分立元件10具有宽度尺寸“w”介于70微米至500微米或100微米至400微米的范围的横截面。
基部处的分立元件10或110的拉伸比和宽度也影响层合物中的所得网状膜的外观和/或特性,例如,热塑性背衬14或114的部分(或股线)的宽度和网状膜的基重。对于给定膜而言,较高的拉伸比提供较低的股线宽度和较低基重的网。较宽的分立元件也提供较低的股线宽度。
热塑性背衬14或114上的分立元件10或110的密度也影响根据本公开的层合物中的网状膜的外观和/或特性。可使用各种密度的分立元件,且对于给定膜而言,较高密度的分立元件提供网状膜中的较低股线宽度。在一些实施例中,热塑性背衬上的分立元件密度介于20/cm2至1000/cm2的范围(在一些实施例中,介于20/cm2至500/cm2、50/cm2至500/cm2、60/cm2至400/cm2、75/cm2至350/cm2、100/cm2至300/cm2、或200/cm2至1000/cm2)。
根据本公开的方法和层合物中的从热塑性背衬突起的分立元件可具有各种高度。根据本公开的方法中的可用于提供对拉伸的抵抗力的分立元件可具有高于热塑性背衬至少30微米的高度。在一些实施例中,分立元件具有至多3mm、1.5mm、1mm、或0.5mm的最大高度(高于背衬)和在一些实施例中至少50微米、100微米、或200微米的最小高度。在一些实施例中,分立元件具有至少约0.25:1、1:1、2:1、3:1、或4:1的纵横比(即,最宽点处的高度与宽度的比率)。
从本公开应当理解,分立元件是指彼此分开且彼此不同的元件。分立元件并不是热塑性背衬(在拉伸之前或在拉伸之后)中的连续脊或肋的一部分。此外,分立元件与热塑性背衬分开且与热塑性背衬不同。在一些实施例中,热塑性背衬(分立元件除外)在厚度上基本上均匀。对于在厚度上基本上均匀的热塑性背衬而言,热塑性背衬中的任何两个点之间的厚度差可为至多5%、2.5%、或1%。
可用于实施本文所公开的方法且可用于层合物中所得网状膜的热塑性背衬可由各种合适的材料制成。合适的热塑性材料包括聚烯烃均聚物,诸如聚乙烯和聚丙烯、乙烯、丙烯和/或丁烯的共聚物;含乙烯共聚物,诸如乙烯乙酸乙烯酯和乙烯丙烯酸;聚酯,诸如聚(对苯二甲酸乙二酯)、聚乙烯丁酸酯和聚萘二甲酸;聚酰胺诸如聚(六亚甲基己二酰二胺);聚氨酯;聚碳酸酯;聚(乙烯醇);酮类,诸如聚醚醚酮;聚苯硫醚;以及它们的混合物。在一些实施例中,热塑性材料为聚烯烃(例如,聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物、丁烯共聚物、以及这些材料的共聚物和共混物)。对于其中热塑性背衬包括聚丙烯的实施例中的任一个而言,所述聚丙烯可包括α和/或β相聚丙烯。在某些情况下,在沿第一方向1D拉伸之前包括β相聚丙烯的热塑性背衬(诸如图1A和图1B所示的热塑性背衬)可在拉伸之后包括α相聚丙烯。由于根据本公开的和/或根据本公开制造的层合物中的网状膜具有塑性变形的热塑性背衬,因此应当理解,所述热塑性背衬通常为非弹性的。
在一些实施例中,具有分立元件10或110的热塑性背衬14或114可由热塑性材料的多层或多组分熔融流制成。这可导致至少部分地由与主要形成所述背衬的所述热塑性材料不同的热塑性材料形成的分立元件。由多层熔融流制成的直立柱的各种构型示出于例如美国专利6,106,922(Cejka等人)中。多层或多组分熔融流可通过任何常规方法形成。多层熔融流可由多层供料块(诸如美国专利4,839,131(Cloeren)中所示的供料块)形成。也可使用具有包括不同组分的域或区的多组分熔融流。可用的多组分熔融流可利用内含物共挤出模头或其它已知方法(例如,美国专利6,767,492(Norquist等人)中所示的方法)形成。
对于根据本公开的方法和层合物而言,热塑性背衬和分立元件为一体的(即,通常作为一个单元同时形成为整体的)。分立元件(诸如背衬上的直立柱)可例如通过将热塑性材料馈送到具有呈分立元件的相反形状的腔的连续移动的模具表面上来制成。热塑性材料可从由两个辊形成的辊隙或模头面与辊表面之间的辊隙之间通过,其中所述辊中的至少一个具有腔。由辊隙提供的压力迫使树脂进入腔中。在一些实施例中,可使用真空装置来抽空腔以更容易填充腔。辊隙具有足够大的间隙,使得在腔之上形成相干热塑性背衬。可任选地在诸如通过剥离辊从模具表面剥离一体形成的背衬和直立柱之前用空气冷却或用水冷却模具表面和腔。
用于形成包括一个直立柱的分立元件的合适模具表面包括工具辊,诸如由在其周边周围限定多个腔的一系列板形成的那些,包括例如在美国专利4,775,310号(Fischer)描述的那些。例如,可通过钻孔或光致抗蚀剂技术在板中形成腔。其它合适的工具辊可包括例如连同其制造方法一起公开于美国专利6,190,594(Gorman等人)中的绕丝辊。用于形成具有直立柱的热塑性背衬的方法的另一个实例包括使用如美国专利7,214,334(Jens等人)中所述的限定直立柱形腔阵列的柔性模具带。用于形成具有直立柱的热塑性背衬的另一些其它可用的方法可见于美国专利6,287,665(Hammer)、7,198,743(Tuma)和6,627,133(Tuma)。
尽管在一些实施例中,热塑性背衬上的分立元件中的至少一些分立元件包括一个直立柱,但在其它实施例中,分立元件中的至少一些分立元件包括位于表面突出部上的多个直立柱。在这些实施例中,分立元件可通过对其中腔包括主腔以及位于主腔内的多个较小腔的上述模具表面的修改而制成。
在上文所提及的模具表面中的任一者中,腔和所得分立元件可具有各种横截面形状。例如,腔和分立元件的横截面形状可为多边形(例如,正方形、矩形、菱形、六边形、五边形或十二边形),所述多边形可能是正多边形也可不是正多边形,或柱的横截面形状可为弧形(例如,圆形或椭圆形)。分立元件可例如从其基部到其远侧顶端渐缩,以更容易从腔移除,但并不需要这样。腔可具有包括环接合头部(例如,凸形紧固元件)的柱的相反形状或者可具有不包括环接合头部但在必要时可成形为环接合头部的直立柱的相反形状。
如果在退出腔时形成的直立柱不具有环接合头部,则环接合头部可随后通过如美国专利5,077,870(Melbye等人)中所述的加盖方法而形成。通常,加盖方法包括利用热量和/或压力使直立柱的顶端部分变形。热量和压力(如果使用两者的话)可依序或同时施加。形成凸形紧固元件也可包括(例如)如美国专利6,132,660(Kampfer)中所述的用以改变顶盖的形状的步骤。在制造本文所公开的层合物的方法中,可在沿第一方向拉伸之前或之后或在沿第二方向拉伸之前或之后进行此类加盖和盖修改步骤。
对于其中分立元件为具有环接合悬突的直立柱的上述实施例中的任一者而言,术语“环接合”涉及凸形紧固元件机械附接到环材料的能力。一般来讲,具有环接合头部的凸形紧固元件具有不同于柱的形状的头部形状。例如,凸形紧固元件可呈蘑菇(例如,具有相对于杆状物扩大的圆形或卵形头部)、钩、棕榈树、钉、T或J的形状。在一些实施例中,每个分立元件包括直立柱和顶盖以及沿多个(即,至少两个)方向(在一些实施例中,至少两个正交方向)延伸的环接合悬突。例如,直立柱可为蘑菇、钉、棕榈树或T的形状。在一些实施例中,直立柱被提供有蘑菇头(例如,具有在热塑性背衬远侧的卵形或圆形顶盖)。凸形紧固元件的环接合能力可通过使用标准织造材料、非织造材料、或针织材料来确定和限定。具有环接合头部的凸形紧固元件的区通常将结合环材料提供比不具有环接合头部的柱的区更高的剥离强度、更高的动态抗剪强度、或更高的动态摩擦中的至少一者。具有“环接合悬突”或“环接合头”的凸形紧固元件不包括作为紧固元件前体的肋(例如,细长肋,其经过型材挤出并随后在沿着肋的方向拉伸时进行切割,以形成凸形紧固元件)。此类肋在其被切割和拉伸之前将无法接合环。此类肋也不会被视为直立柱或分立元件。通常,具有环接合头部的凸形紧固元件具有至多约1(在一些实施例中,0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、或0.45)毫米的最大宽度尺寸(在与高度正交的任何一个维度上)。在一些实施例中,凸形紧固元件具有至多3mm、1.5mm、1mm、或0.5mm的最大高度(高于背衬)并且在一些实施例中至少0.03mm、0.05mm、0.1mm、或0.2mm的最小高度。在一些实施例中,直立柱具有至少约0.25:1、1:1、2:1、3:1、或4:1的纵横比(即,最宽点处的高度与宽度的比率)。
沿第一方向和随后沿第二方向的拉伸可使用各种方法来进行。沿不确定长度的连续幅材的纵向的拉伸、沿纵向的单轴扩展可通过将幅材推进到加速辊上来执行,其中下幅材辊速快于上幅材辊速。在一些实施例中,第一方向为纵向。沿横向的拉伸可使用例如发散导轨、发散盘、一系列弓形辊、或冠表面在连续幅材上进行。使用例如分别在国际申请公布WO2013/172957(Gilbert等人)和WO2013/172960(Gilbert等人)中有所描述的发散盘或冠表面的方法可用于根据本公开的方法中的热塑性背衬的横向拉伸。在一些实施例中,第一方向为纵向或横向,并且当分别沿纵向或横向查看时,分立元件被定位成交错阵列。
在一些实施例中,在沿第一方向拉伸热塑性背衬之后,进行将热塑性背衬层合到可延展载体的步骤。热塑性背衬可例如通过层合(例如,使用热粘结或粘合剂(诸如压敏粘合剂))或其它粘结方法(例如,超声波粘结、压缩粘结或表面粘结)接合到载体。热塑性背衬与可延展载体可基本上连续粘结或间歇粘结。“基本上连续粘结”是指不存在空间或图案中断的粘结。基本上连续粘结的层合物可通过以下方式形成:如果热塑性背衬和可延展载体中的至少一者为可热粘结的,则使热塑性背衬和可延展载体从受热光面辊隙之间通过,或在使热塑性背衬或可延展载体中的一者与热塑性背衬或可延展载体中的另一者接触之前,向热塑性背衬或可延展载体中的一者施加基本上连续的粘合剂涂层或喷雾。“间歇粘结的”可意指不连续粘结且指热塑性背衬与可延展载体在分立间隔开的点处粘结到彼此或在分立间隔开的区域中基本上不粘结到彼此。间歇粘结的层合物可例如通过以下方式形成:超声波点粘结;如果热塑性背衬和可延展载体中的至少一者为可热粘结的,则使热塑性背衬和可延展载体穿过加热的图案化压花辊隙;或在使热塑性背衬或可延展载体中的一者与热塑性背衬或可延展载体中的另一者接触之前,向热塑性背衬或可延展载体中的一者施加分立间隔开的粘合剂区域。间歇粘结的层合物也可通过在热塑性背衬与可延展载体之间馈送涂有粘合剂的带孔层片或稀松布来制成。
在一些实施例中,本文所公开的网状膜的热塑性背衬可使用表面粘结或保持蓬松度的粘结技术接合到纤维载体。术语“表面粘结”在涉及对纤维材料的粘结时意指至少部分纤维的纤维表面的部分以这样一种方式熔融粘结到背衬的第二表面,以致于基本上保持背衬的第二表面的初始(预粘结)形状,并且使背衬的第二表面的至少一些部分在表面粘结区域中保持处于暴露状况。定量地,表面粘结纤维与嵌入纤维的不同之处可在于,在纤维的粘结部分中,在背衬的第二表面上方,表面粘结纤维的表面区域的至少约65%是可见的。从不止一个角度进行检测对于使纤维的整个表面区域可见可为必要的。术语“保持蓬松度的粘结”在涉及纤维材料的粘结时是指粘结的纤维材料具有这样的蓬松度,所述蓬松度为在实施粘结过程之前或在不实施粘结过程的情况下,材料表现出的蓬松度的至少80%。如本文所用,纤维材料的蓬松度是幅材占据的总体积(包括纤维以及没有被纤维占据的材料的空隙空间)与纤维材料单独占据的体积的比。如果纤维幅材的仅一部分具有粘结到其的热塑性背衬的第二表面,则所保持的蓬松度可容易通过将粘结区域中的纤维幅材的蓬松度与非粘结区域中的幅材的蓬松度进行比较来确定。在某些情况下,可方便地将粘结幅材的蓬松度与在粘结之前的同一幅材的样品的蓬松度进行比较,例如,在整个纤维幅材具有粘结到其的热塑性背衬的第二表面情况下。在一些这样的实施例中,接合包括在纤维幅材载体移动的同时使受热气态流体(例如,环境空气、除湿空气、氮气、惰性气体、或其他气体混合物)撞击到纤维幅材载体的第一表面上;在连续幅材移动的同时使受热流体撞击到热塑性背衬的第二表面上,其中第二表面与热塑性背衬上的分立元件相背对;以及使纤维幅材的第一表面与热塑性背衬的第二表面接触,使得纤维幅材的第一表面熔融粘结(例如,表面粘结或用保持蓬松度的粘结剂粘结)到热塑性背衬的第二表面。使受热气态流体撞击到纤维幅材的第一表面上和使受热气态流体撞击到背衬的第二表面上可依序或同时进行。使用受热气体流体将连续幅材接合至纤维载体幅材的其他方法和设备可见于美国专利申请公布2011/0151171(Biegler等人)和2011/0147475(Biegler等人)中。
再次参照图1C,可延展载体30可为连续的(即,没有任何穿透孔)或不连续的(例如,包括穿透穿孔或孔)。载体可包含各种合适的材料,包括织造幅材、非织造幅材、纺织物、塑料膜(例如,单层或多层膜、共挤出膜、横向层合膜、或包括泡沫层的膜)、以及它们的组合。术语“非织造的”是指具有被插入中间但不是以诸如在针织物中等可识别方式插入中间的个别纤维或线的结构的材料。非织造幅材的实例包括纺粘幅材、水刺幅材、气流成网幅材、熔喷幅材、和粘结粗梳幅材。在包括其中层合物为机械紧固层合物的实施例在内的一些实施例中,载体为纤维材料(如,织造、非织造或针织材料)。可用的纤维材料可由天然纤维(例如,木纤维或棉纤维)、合成纤维(例如,热塑性纤维)、或天然纤维与合成纤维的组合制成。用于形成热塑性纤维的合适材料的实例包括聚烯烃(例如,聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物、丁烯共聚物、以及这些聚合物的共聚物和共混物)、聚酯和聚酰胺。纤维也可以是多组分纤维,例如,具有一种热塑性材料的芯和另一种热塑性材料的外皮。在一些实施例中,载体30包括具有例如至少一层熔喷非织造布和至少一层纺粘非织造布的多层非织造材料或非织造材料的任何其它合适的组合。例如,载体30可为纺粘-熔喷-纺粘、纺粘-纺粘、或纺粘-纺粘-纺粘多层材料。或者,载体30可为包括非织造层和致密膜层的复合幅材。可使用膜层与非织造层的各种组合。可用的载体30可具有特定应用所需的任何合适的基重或厚度。对于纤维载体而言,基重可在例如至少约5、8、10、20、30或40克/平方米至最多约400、200或100克/平方米的范围内。载体30可为至多约5mm、约2mm、或约1mm厚和/或至少约0.1、约0.2、或约0.5mm厚。
在根据本公开的或通过根据本公开的方法制造的层合物的一些实施例中,载体30为弹性的。在一些实施例中,载体可为膜或纤维。用于制造弹性膜或纤维载体的聚合物的实例包括热塑性弹性体诸如ABA嵌段共聚物、聚氨酯弹性体、聚烯烃弹性体(例如,金属茂聚烯烃弹性体)、烯烃嵌段共聚物、聚酰胺弹性体、乙烯乙酸乙烯酯弹性体、和聚酯弹性体。ABA嵌段共聚物弹性体通常为如下弹性体,其中A嵌段为聚苯乙烯系,并且B嵌段由共轭双烯(例如,低级亚烷基双烯)制备而成。A嵌段通常主要由取代(例如,烷基化)或未取代的苯乙烯系部分(例如,聚苯乙烯、聚(α甲基苯乙烯)或者聚(叔丁基苯乙烯))形成,并具有约4,000至50,000克/摩尔的平均分子量。B嵌段通常主要由可取代或未取代的共轭双烯(例如,异戊二烯、1,3-丁二烯或者乙烯-丁烯单体)形成,并且其平均分子量为约5,000至500,000克/摩尔。A嵌段和B嵌段可被构造成例如线性、放射状或者星状构型。ABA嵌段共聚物可包含多个A嵌段和/或B嵌段,所述嵌段可以由相同或不同的单体制成。典型的嵌段共聚物为线性ABA嵌段共聚物,其中A嵌段可相同或不同,或者为具有多于三个嵌段且主要由A嵌段封端的嵌段共聚物。多嵌段共聚物可包含例如一定比例的AB双嵌段共聚物,其趋于形成更发粘的弹性体膜区段。其他弹性聚合物可与嵌段共聚物弹性体共混,并且各种弹性聚合物可进行共混,以使其具有不同程度的弹性特性。
多种类型的热塑性弹性体可商购获得,其中包括以商品名“STYROFLEX”得自美国新泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司(BASF,FlorhamPark,N.J.)、以商品名“KRATON”得自美国德克萨斯州休斯敦的科腾聚合物公司(KratonPolymers,Houston,Tex.)、以商品名“PELLETHANE”、“INFUSE”、“VERSIFY”或“NORDEL”得自美国密歇根州米德兰的陶氏化学公司(DowChemical,Midland,Mich.)、以商品名“ARNITEL”得自荷兰海尔伦的帝斯曼公司(DSM,Heerlen,Netherlands)、以商品名“HYTREL”得自美国特拉华州威明顿的杜邦公司(E.I.duPontdeNemoursandCompany,Wilmington,Del)、以商品名“VISTAMAXX”得自美国德克萨斯州欧文的埃克森美孚公司(ExxonMobil,Irving,Tex)的热塑性弹体等。
弹性膜可具有单层弹性体,或载体可具有用弹性体制成的芯和由相对非弹性聚合物(诸如上文针对热塑性背衬所述的那些聚合物中的任一者)形成的至少一个表层。多层弹性载体的材料和厚度可被选择成使得当载体延伸到某一程度时,表层发生塑性变形。当弹性层恢复时,相对非弹性表层在弹性芯上形成纹理化表面。此类弹性膜例如在美国专利5,691,034(Krueger等人)中有所描述。
再次参照图1D,当根据本公开的或根据本公开的方法制造的层合物中的载体30为弹性的时,开口22为可回缩的。本文所用,术语“可回缩的”可理解为意指沿第二方向的拉伸力可增大开口沿第二方向的宽度,并且释放拉伸力可至少部分地闭合该多个开口以减小开口沿第二方向的宽度。另选地或除此之外,术语“可回缩的”可理解为意指热塑性背衬不沿第二方向显微镜可见地塑性变形。由此,热塑性背衬不在释放拉伸力时弯曲。其中开口是通过膜沿特定方向的塑性变形而制成的网状膜当然不沿那个方向回缩。另选地或除此之外,术语“可回缩的”可理解为意指网状膜中的开口并非通过模制或冲孔而形成。本领域的技术人员应理解,模制或冲压到网状膜中的开口的尺寸由模制或冲孔工艺固定,并且开口中的材料缺失是不可恢复的。本文所公开的其中载体为弹性的层合物的实施例中的可回缩开口因此不同于包括通过模制或塑性变形而形成的开口的膜的层合物。即使在将弹性载体层合到此类膜时弹性载体被拉伸,释放拉伸也导致开口之间的膜的弯曲。
在一些实施例中,载体30为可延展的但非弹性的。换句话说,载体可具有至少25%、30%、40%、或50%的伸长率但基本上不从伸长率恢复(例如,至多10%或5%恢复率)。合适的可延展载体可包括非织造布(例如,纺粘、纺粘熔喷纺粘、或粗梳非织造布)。因此,在这些实施例中,通常可延展载体在沿第二方向拉伸时变形。在一些实施例中,非织造布可为伸长率高的粗梳非织造布(例如,HEC)。其它可延展非弹性载体包括热塑性膜,包括由上文针对热塑性背衬所述的材料中的任一者制成的那些。可延展非弹性膜可在一些实施例中薄于热塑性背衬。在其中载体30为可延展的但非弹性的实施例中的任一者中,沿第二方向拉伸层合物通常既在热塑性背衬中在分立元件中的两个之间形成撕裂又使开口保持处于打开构型。然而,网状膜本身仍可具有可回缩开口。这可通过从层合物移除网状膜,例如,将载体与网状膜剥离开来确定。在某些情况下,从层合物移除网状膜可通过将层合物浸没于液态氮中来促进。
例如,从载体移除的根据本公开的网状膜通常也可至少在某种程度上从沿第二方向的变形恢复。在形成开口之后,开口在网状膜中提供其中基本上不存在用于沿第二方向传输力的装置的区。然而,当网状膜沿第二方向拉紧时,其中热塑性背衬接合在一起的位置仍可沿第二方向形成应力。开口和其中热塑性背衬接合在一起的位置的平衡为网状膜提供弹性行为,即使热塑性背衬本身通常并非为弹性体。因此,如果热塑性背衬在沿第二方向拉伸之后不塑性变形,则存在网状膜在沿第二方向延伸之后回缩的倾向。此回缩可通过沿第一方向施加张力来扩大。从拉伸的此恢复对于沿第二方向塑性变形(提供拉伸诱导分子取向)的网状膜是不可能的。关于图1B所示的拉伸膜,在根据本公开的方法的一些实施例中,网状膜可在释放拉伸力和沿1D施加张力时沿2D拉伸之后恢复其伸长率的至少70%或75%和至多约80%至85%而不使膜沿1D塑性变形。
图5示出了根据本公开的和/或根据本公开的方法制造的层合物205的另一个实施例。在层合物205中,层合到部分网状膜201的载体230包括第一可延展区233和第二不可延展区235。第一可延展区233位于开口222下方,并且位于第二不可延展区235上方的热塑性背衬214通常不是网状的。在这些实施例中,网状膜201可被视为部分网状的。在其中载体包括第一可延展区233和第二不可延展区235的根据本公开的方法的实施例中,两个相邻分立元件210之间的撕裂在热塑性背衬中形成于热塑性背衬位于第一可延展区233上方处,并且撕裂通常不出现在热塑性背衬214位于第二不可延展区235上方处。膜201通常在层合到载体205之前沿第一方向拉伸,并且分立元件210、开口214和围绕开口214的热塑性背衬可具有上述实施例中的任一者中所述的特征结构中的任一者。具有第一可延展区和第二不可延展区的载体230可如下所述以各种方式形成。
在一些实施例中,载体230为膜。可用于实践本公开的包括交替的第一可延展区和第二不可延展区的膜可例如通过使用多种可用方法中的任何一种来进行并排共挤出而制成。例如,美国专利4,435,141(Weisner等人)描述了一种具有用于制造沿膜的横向具有交替区段的多组分膜的模条的模头。模头的出口区域处的模条或条使用形成于模条的两个外面上的通道来分割两股聚合物流。这些通道内的两组分割的聚合物流在其中两个模条面交汇的模条的顶端处会聚。分割的聚合物流被布置成使得当两股分割的聚合物流在条顶端会聚时,所述分割的聚合物流形成具有交替的并排聚合物区的膜。也可使用如美国专利6,669,887(Hilston等人)中所述的还包括在并排共挤出膜上的一个或两个外面上共挤出连续外表层的类似工艺。
在一些实施例中,管理进入并排通道以形成诸如载体230等膜的不同聚合物组合物的流可使用具有例如诸如国际专利申请公布WO2011/097436(Gorman等人)中所述的分配板的单个歧管模头来进行。在这些实施例的一些中,模头包括:第一模腔,其位于第一模头部分中;第二模腔,其位于第二模头部分中;分配板,其夹置在第一模腔的至少一部分(例如,大部分或全部)和第二模腔的至少一部分(例如,大部分或全部)之间。分配板具有形成第一模腔的边界的第一侧面、形成第二模腔的边界的第二侧面、分配边缘、多个第一挤出通道和多个第二挤出通道。第一挤出通道从第一模腔处的入口开口延伸到分配边缘上的出口开口,并且第二挤出通道从第二模腔处的入口开口延伸到分配边缘上的出口开口。第一挤出通道的出口开口和第二挤出通道的出口开口沿着分配边缘设置处于交替位置。第一挤出通道中的每个通道包括两个相对侧壁以及连接所述两个相对侧壁的接合表面,并且第一挤出通道中的至少一些通道的接合表面通常基本上平行于分配板的第一侧面。
可用于实践本公开的包括交替的第一可延展区和第二不可延展区的膜(例如图5所示的载体230)也可通过包括多个垫片且具有用于熔融聚合物的两个腔的其它挤出模头(例如例如国际专利申请公布WO2011/119323(Ausen等人)中所述那些模头)来制造。彼此相邻定位的多个垫片限定第一腔、第二腔、和模头狭槽,其中模头狭槽具有远侧开口,其中多个垫片中的每一个限定远侧开口的一部分。垫片中的至少第一个在第一腔和模头狭槽之间提供通路,并且垫片中的至少第二个在第二腔和模头狭槽之间提供通路。通常,垫片中的至少一个为隔离垫片,该隔离垫片未在第一腔或第二腔与模头狭槽之间提供管道。
可用于提供诸如图5所示的载体230等膜的其它并排共挤出技术包括美国专利6,159,544(Liu等人)和7,678,316(Ausen等人)以及国际专利申请公布WO2011/119323(Ausen等人)中所述的那些技术。
可用于实践本公开的包括交替的第一可延展区和第二不可延展区的膜包括其中第二不可延展区是由相对非弹性聚合物组合物制成并且其中第一可延展区包括嵌入于相对非弹性聚合物组合物的基体中的弹性聚合物组合物的股线的膜,其中基体与第二不可延展区接续。为制造此类膜,可将弹性聚合物熔融流分割成多个子流,然后挤压到然后形成为膜的相对非弹性聚合物组合物的熔融流的中心。此共挤出方法在另一个聚合物的基体内形成具有多个分段流的膜。可用于制造此类型的膜的模头包括内含物共挤出模头(例如,美国专利6,767,492(Norquist等人)和5,429,856(Krueger等人)中所示的那些)和其它类似设备。
可用于实践本公开的包括交替的第一可延展区和第二不可延展区的载体也可为沿膜的厚度方向布置的弹性体层和至少一个相对非弹性层的多层膜。某些区可经受足以在多层膜中形成不可拉伸区的高温和高压。在一些实施例中,共挤出多层膜可沿横向拉伸以使相对非弹性层塑性变形,并且拉伸膜可从图案化加热辊(例如,介于65℃至85℃的范围)上面经过,以沿纵向形成平行的非弹性区。弹性区中的非弹性层的分层可在必要时通过循环加热和拉伸和/或在非弹性层或弹性层中包括促进分层的添加剂来进行。在这些实施例中,当释放拉伸力时,弹性区可具有不受阻碍的回缩。当膜处于松驰状态时,非弹性层可具有波状外观。在一些这样的实施例中,载体可为例如诸如美国专利5,376,430(Swenson等人)中所述的多层。
可用于实践本公开的包括交替的第一可延展区和第二不可延展区的载体也可通过机械活化而制成。机械活化工艺包括用发散盘或增量拉伸方法进行拉伸(诸如环轧制)、不是所有材料均沿拉伸的方向拉紧的结构弹性膜加工(SELFing)(其可为微分或成型)、以及如本领域中已知的增量拉伸幅材的其他方法。机械活化载体可包括膜、纤维层、或它们的组合。机械活化通常使用具有交替峰和谷的相互啮合表面。在环轧制中,波状辊提供载体穿过的互相啮合表面。当使用此类设备时,峰可被限定为波状辊的外向脊的顶点。在其它实施例中,相互啮合表面为相互啮合圆盘,该相互啮合圆盘可例如安装于例如美国专利4,087,226号(Mercer)所示的沿着轴的间隔开的位置处。相互啮合表面还可包括与固定式沟槽状瓦形物相互啮合的旋转盘。峰也可限定为圆盘的周边表面(或其中心部分)。在其他增量拉伸设备中,相互啮合表面中的一个的峰将易于被本领域的技术人员识别。
合适的机械活化工艺的实例为美国专利5,366,782(Curro)中所述的环轧制工艺。具体地,环轧设备包括相对的辊,所述辊具有相互啮合的齿,所述齿增量拉伸形成外罩的纤维幅材或其一部分,且从而使纤维幅材或其一部分塑性变形,由此使得外罩可在环轧制区中拉伸。沿单个方向(例如横向)执行的活化产生可单轴拉伸的外罩。沿两个方向(例如纵向和横向,或围绕外罩中心线保持对称的任何两个其他方向)执行的活化产生可双轴拉伸的外罩。
在其中载体具有第一可延展区和第二不可延展区的根据本公开的层合物或方法的实施例中,位于可延展区上方的网状膜中的开口的性质将如上所述受载体影响。再次参照图5,当层合物200中的载体230的可延展区233为弹性的时,开口222如上所述为可回缩的。当层合物200中的载体230的可延展区233为非弹性的时,可延展区233通常使开口222保持处于如上所述的打开构型。
上述纵向方法和横向方法中的任一者可用于沿第二方向拉伸层合物。特别是沿第二方向拉伸层合物也可例如手动进行。如上所述,当拉伸层合物时,主要对可延展载体施加拉伸力。因此,沿第二方向2D拉伸层合物可比拉伸热塑性膜本身快至少十倍进行。在一些实施例中,沿第二方向拉伸可以至少15厘米/分钟、至少20厘米/分钟、或至少25厘米/分钟的速度进行。在一些实施例中,沿第二方向拉伸可以至多约50厘米/分钟或更快的速度进行。
在根据本公开的方法的一些实施例中,在沿第一方向拉伸热塑性背衬之前,进行将热塑性背衬层合到载体以提供层合物的步骤。在这些实施例中,除了将热塑性背衬接合到上述载体的方法(例如,连续或不连续热粘结、连续或不连续粘合剂粘结、超声波粘结、压缩粘结、或表面粘结)中的每一者以外,将热塑性背衬层合到载体也可通过挤压层合来进行。在这些实施列的一些中,载体为纤维载体。对于这些实施例而言,上述纵向方法和横向方法中的任一者可依序用于在根据本公开的方法中沿第一方向和随后第二方向拉伸。允许对热塑性幅材进行单轴拉伸和相继的双轴拉伸的通用拉伸方法采用平膜拉幅机设备。此类设备以这样一种方式沿着热塑性幅材的相对的边缘使用多个夹子、夹板或其它膜边缘夹持装置来夹持热塑性幅材,以致于通过沿着发散导轨以不同的速度推进夹持装置来获得沿所需方向的单轴和双轴拉伸。沿纵向增加夹片速度通常导致纵向拉伸。与纵向和横向成角度的拉伸也可用平膜拉幅机设备来提供。单轴和双轴拉伸也可例如通过美国专利7,897,078(Petersen等人)中所公开的方法和设备来实现。平膜拉幅机设备例如购自德国西格斯多夫的布鲁克纳机械公司(BrücknerMaschinenbauGmbH,Siegsdorf,Germany)。
在一些实施例中,根据本公开的方法还包括加热热塑性背衬。加热可例如在沿第一方向拉伸之前或期间使用。这可允许热塑性背衬更灵活地用于拉伸。在沿第一方向拉伸的同时加热热塑性背衬的温度也可影响在沿第二方向拉伸背衬时所达到的均匀度。在其中热塑性背衬为聚丙烯背衬的一些实施例中,沿第一方向的拉伸在介于80℃至110℃、85℃至100℃、或90℃至95℃的范围的温度下进行。
加热也可例如在沿第二方向拉伸之前、期间或之后使用。当在此步骤期间温和加热膜时,沿第二方向撕裂和扩展膜所需的力减小。另外,如图6A和图6B所示的图像中所示,当在沿第二方向拉伸的同时加热膜时,网状膜的外观改变。图6A为其中在沿第二方向拉伸的同时不加热热塑性背衬的根据本公开的网状膜的实施例的图像。图6B为其中在沿第二方向拉伸的同时加热同一热塑性背衬以保持恒定负载的根据本公开的网状膜的实施例的图像。网状膜中的股线宽度通常在加热背衬时大于在不加热背衬时。另外,开口具有在加热背衬时比在不加热背衬时更弯的侧面和更圆的拐角。在一些这样的实施例中,开口具有也可被视为杏仁形状的大致两端尖的椭圆形形状。类似于上述四边形形状,当沿第二方向加热膜时所观察到的开口的形状仍具有两个对称轴,沿1D的一个和沿2D的一个。如可在图6B中观察到,存在邻接任何给定开口的相对两端(两端尖的椭圆形或杏仁形状的更圆的末端)的两个分立元件,并且在沿第二方向对齐的给定开口与相邻开口之间(在两端尖的椭圆形或杏仁形状的更尖的末端以外)存在一个分立元件。
在一些实施例中,可例如在沿第二方向拉伸之后加热根据本公开的和/或根据本公开制造的层合物。在这样的时间加热可用于例如使网状膜退火,以保持开口并保持热塑性背衬的平坦度,这可例如在网状膜要在形成开口之后从载体移除的情况下和/或在可延展载体为弹性的情况下使用。在一些实施例中,退火包括加热,然后冷却(例如,快速冷却)层合物或网状膜。
对于这些目的中的任一目的而言,加热可例如通过红外辐射、热空气处理或通过在加热室中执行拉伸或退火来提供。可加热可用于沿第一方向或第二方向中的至少一个拉伸热塑性背衬的辊。受热辊也可例如用于使网状膜退火。对于退火而言,也可将连续网状膜引导到冷却辊上以进行快速冷却。在一些实施例中,仅对热塑性背衬的第二表面(即,与分立元件从其突起的第一表面以及载体接合到的表面相背对的表面)应用加热,以使可由加热而引起的对分立元件造成的任何损坏最小化。例如,在这些实施例中,仅加热与热塑性背衬或载体的第二表面接触的辊。加热通常仅在热塑性背衬的熔融温度以下进行。
其它幅材处理技术可在根据本公开的和/或根据本公开的方法制造的层合物沿第二方向拉伸之后用于层合物。例如,将网状膜引导到高摩擦辊或其它高摩擦表面上以保持开口可能是有用的。
如本文所述,在沿第二方向拉伸之前将热塑性背衬层合到可延展载体可能是有用的,因为拉伸力中的一些施加在可延展载体上。具有和不具有载体的拉伸热塑性背衬的不同机构的图解示出于图7A及图7B中。类似于图1C所示层合物的层合物的样品放置在可得自马萨诸塞州诺伍德市的英斯特朗公司(Instron,Norwood,Mass.)的张力检验器的钳口之间。在介于3至6lbf(13.3N至26.7N)的范围的负载下以25.4cm(10英寸)/分钟的速度将样品拉伸到5.08cm(2英寸)的延展。为了进行比较,同样地拉伸类似于图1B所示热塑性背衬的热塑性背衬的样品。样品在约2lbf(8.9N)的负载下以2.54cm(1英寸)/分钟到5.08cm(1英寸/分钟)的速度拉伸到4.19cm(1.65英寸)的延展。层合物可处理更高的负载并且以更快的速率拉伸。非层合热塑性背衬的拉伸延展与负载的关系曲线的扩展示出于图7B中。如图7B所示,负载在第一撕裂形成时下降,并且负载的后续上升和下降对应于网状膜中的若干撕裂的形成。相比之下,层合物的拉伸延展与负载的关系曲线的扩展示出于图7A中。负载在形成每个撕裂时增大,以在两者之间拉平。由于应力可由载体处理,故层合物可在形成网状膜时处理增加的负载。
当根据本公开的层合物是呈连续幅材的形式时,层合物可例如沿横向切割,以针对给定应用提供任何所需大小的贴片。当分立元件为凸形紧固元件时,贴片可被视为紧固贴片或紧固层合物。
通过本文所公开的方法制造的紧固层合物例如可用于吸收制品中。吸收制品可具有至少前腰区、后腰区和平分前腰区和后腰区的纵向中心线,其中前腰区或后腰区中的至少一者包括本文所公开的紧固层合物。紧固层合物可以是粘结到前腰区或后腰区中的至少一者上的紧固拉袢或着陆区的形式。紧固拉袢可从吸收制品的左纵向边缘或右纵向边缘中的至少一者向外延伸。在其它实施例中,紧固层合物可为吸收制品的一体式耳部。紧固拉袢的使用者端的载体可超过机械紧固贴片的延展,从而提供指提。当本文所公开的层合物用于紧固拉袢中时,可在一些实施例中存在于网状膜中的开口中的至少一些中的暴露粘合剂可用于“防下垂”或用于使一次性吸收制品在使用之后保持处于卷起状态。通过本文所公开的方法制造的紧固层合物也可例如用于一次性制品诸如卫生巾。根据本公开制造的机械紧固件和层合物也可用于诸多其它紧固应用,例如,汽车零部件组装或其中可能需要可释放附接的任何其它应用。
根据本公开的和/或根据本公开的方法制造的层合物也可用作用于各种光学应用的反射表面。例如,分立元件可为棱柱体(例如,三角形、矩形、菱形或六方棱柱体)、棱锥体,或具有十二面十字架的横截面,以上中的任何一者均可根据上述方法制造。作为棱柱反射表面的网状膜往往具有低于用连续膜背衬制造的棱柱反射表面的材料成本。
可用于根据本公开的和/或根据本公开制造的层合物中的网状热塑性膜还在2013年5月23日提交的共同待审美国专利申请13/901,015(Chandrasekaran等人)中有所描述。
本公开的一些实施例
在第一实施例中,本公开提供了一种包括接合到可延展载体的至少部分网状热塑性膜的层合物,所述至少部分网状热塑性膜包括热塑性背衬,所述热塑性背衬包括第一主表面和第二主表面、位于所述热塑性背衬中的多个开口、以及从所述热塑性背衬的第一主表面突起的多个分立元件,其中存在邻接任何给定开口的相对两端的两个分立元件,其中所述两个分立元件沿第一方向对齐,其中存在位于沿与所述第一方向垂直的第二方向对齐的所述给定开口与相邻开口之间的一个分立元件,其中所述热塑性背衬的围绕所述给定开口的每个部分沿其纵向塑性变形。
在第二实施例中,本公开提供了根据第一实施例所述的层合物,其中所述分立元件中的至少一些分立元件各自包括一个直立柱。
在第三实施例中,本公开提供了根据第一实施例所述的层合物,其中所述分立元件中的至少一些分立元件包括位于表面突出部上的一个以上的直立柱。
在第四实施例中,本公开提供了根据第二实施例或第三实施例所述的层合物,其中所述直立柱为凸形紧固元件的一部分。
在第五实施例中,本公开提供了根据第四实施例所述的层合物,其中所述凸形紧固元件还包括在所述热塑性背衬远侧的顶盖。
在第六实施例中,本公开提供了根据第一实施例至第五实施例中任一项所述的层合物,其中所述分立元件仅从所述热塑性背衬的第一主表面突起。
在第七实施例中,本公开提供了根据第一实施例至第六实施例中任一项所述的层合物,其中所述分立元件具有高于所述热塑性背衬至少30微米的高度。
在第八实施例中,本公开提供了根据第一实施例至第七实施例中任一项所述的层合物,其中所述热塑性背衬的厚度为基本上均匀的。
在第九实施例中,本公开提供了根据第一实施例至第八实施例中任一项所述的层合物,其中所述热塑性背衬为基本上平坦的。
在第十实施例中,本公开提供了根据第一实施例至第九实施例中任一项所述的层合物,其中在所述给定开口的边缘处的点处,所述热塑性背衬具有比在所述热塑性背衬的围绕所述给定开口的所述部分的中点处更高的拉伸诱导分子取向。
在第十一实施例中,本公开提供了根据第一实施例至第十实施例中任一项所述的层合物,其中当沿所述第一方向查看时,所述多个分立元件被布置成交错阵列。
在第十二实施例中,本公开提供了根据第一实施例至第十一实施例中任一项所述的层合物,其中所述至少部分网状热塑性膜用粘合剂接合到所述可延展载体。
在第十三实施例中,本公开提供了根据第一实施例至第十二实施例中任一项所述的层合物,其中所述可延展载体为非弹性的。
在第十四实施例中,本公开提供了根据第一实施例至第十二实施例中任一项所述的层合物,其中所述可延展载体为弹性载体,并且其中所述给定开口在所述弹性载体延展和回缩时打开和闭合。
在第十五实施例中,本公开提供了根据第一实施例至第十二实施例中任一项所述的层合物,其中所述载体包括第一可延展区和第二不可延展区,其中所述第一可延展区位于所述开口下方,并且其中位于所述第二不可延展区上方的所述热塑性背衬不是网状的。
在第十六实施例中,本公开提供了一种包括根据第一实施例至第十五实施例中任一项所述的层合物的吸收制品。
在第十七实施例中,本公开提供了一种制造根据第一实施例至第十五实施例中任一项所述的层合物的方法,所述方法包括:
提供热塑性背衬,所述热塑性背衬包括第一主表面和第二主表面以及从所述热塑性背衬的第一主表面突起的多个分立元件,其中所述两个分立元件沿第一方向对齐成行;
沿所述第一方向拉伸所述热塑性背衬,以使所述热塑性背衬塑性变形并且将沿所述第一方向对齐成行的所述至少一些分立元件分开,其中在沿所述第一方向拉伸所述热塑性背衬之后,所述热塑性背衬在所述多个分立元件之间保持完整。
将所述热塑性背衬层合到可延展载体以提供层合物,其中所述可延展载体可至少沿与所述第一方向垂直的第二方向延展;和
沿所述第二方向拉伸所述层合物,以在所述热塑性背衬中在所述分立元件中的沿所述第一方向对齐成行的两个相邻分立元件之间形成撕裂,其中所述撕裂被所述分立元件中的所述两个相邻分立元件中断,并且其中所述撕裂提供所述给定开口。多个所述撕裂提供所述多个开口。
在第十八实施例中,本公开提供了根据所述第十七实施例所述的方法,其中在沿所述第二方向拉伸之后,所述热塑性背衬具有与在沿所述第二方向拉伸之前基本上相同的厚度。
在第十九实施例中,本公开提供了根据所述第十七实施例或所述第十八实施例所述的方法,其中在沿所述第一方向拉伸所述热塑性背衬之前,进行将所述热塑性背衬层合到所述可延展载体的步骤。
在第二十实施例中,本公开提供了根据所述第十七实施例或所述第十八实施例所述的方法,其中是在沿所述第一方向拉伸所述热塑性背衬之后,进行所述将所述热塑性背衬层合到可延展载体的步骤。在第二十一实施例中,本公开提供了一种制造层合物的方法,所述方法包括:
提供热塑性背衬,所述热塑性背衬包括第一主表面和第二主表面以及从所述热塑性背衬的所述第一主表面突起的多个分立元件,其中所述分立元件中的至少一些分立元件沿第一方向对齐成行;
将所述热塑性背衬沿所述第一方向拉伸到足以使所述热塑性背衬塑性变形并且将沿所述第一方向对齐成行的所述至少一些分立元件分开的程度,其中在沿所述第一方向拉伸所述热塑性背衬之后,所述热塑性背衬在所述多个分立元件之间保持完整;
将所述热塑性背衬层合到可延展载体以提供层合物,其中所述可延展载体能够至少沿与所述第一方向垂直的第二方向延展;以及
沿所述第二方向拉伸所述层合物,以在所述热塑性背衬中在所述分立元件中的沿所述第一方向对齐成行的两个相邻分立元件之间形成撕裂,其中所述撕裂被所述分立元件中的所述两个相邻分立元件中断。
在第二十二实施例中,本公开提供了根据第二十一实施例所述的方法,其中所述分立元件中的至少一些分立元件各自包括一个直立柱。
在第二十三实施例中,本公开提供了根据第二十一实施例所述的方法,其中所述分立元件中的至少一些分立元件包括位于表面突出部上的一个以上的直立柱。
在第二十四实施例中,本公开提供了根据二十二实施例或第二十三实施例所述的方法,其中所述直立柱为凸形紧固元件的一部分。
在第二十五实施例中,本公开提供了根据二十四实施例所述的方法,其中所述凸形紧固元件还包括在所述热塑性背衬远侧的顶盖。
在第二十六实施例中,本公开提供了根据二十一实施例至第二十五实施例中任一项所述的方法,其中所述分立元件仅从所述热塑性背衬的第一主表面突起。
在第二十七实施例中,本公开提供了根据二十一实施例至第二十六实施例中任一项所述的方法,其中所述分立元件具有高于所述热塑性背衬至少30微米的高度。
在第二十八实施例中,本公开提供了根据第二十一实施例至第二十七实施例中任一项所述的方法,其中所述热塑性背衬的厚度为基本上均匀的。
在第二十九实施例中,本公开提供了根据第二十一实施例至第二十八实施例中任一项所述的方法,其中所述热塑性背衬为基本上平坦的。
在第三十实施例中,本公开提供了根据第二十一实施例至第二十九实施例中任一项所述的方法,其中在所述给定开口的边缘处的点处,所述热塑性背衬具有比在所述热塑性背衬的围绕所述给定开口的所述部分的中点处更高的拉伸诱导分子取向。
在第三十一实施例中,本公开提供了根据第二十一实施例至第三十实施例中任一项所述的方法,其中当沿所述第一方向查看时,所述多个分立元件被布置成交错阵列。
在第三十二实施例中,本公开提供了根据第二十一实施例至第三十一实施例中任一项所述的方法,其中在沿所述第二方向拉伸之后,所述热塑性背衬具有与在沿所述第二方向拉伸之前基本上相同的厚度。
在第三十三实施例中,本公开提供了根据第二十一实施例至第三十二实施例中任一项所述的方法,其中在沿所述第一方向拉伸所述热塑性背衬之前,进行所述将所述热塑性背衬层合到所述可延展载体的步骤。
在第三十四实施例中,本公开提供了根据第二十一实施例至第三十二实施例中任一项所述的方法,其中在沿所述第一方向拉伸所述热塑性背衬之后,进行所述将所述热塑性背衬层合到可延展载体的步骤。
在第三十五实施例中,本公开提供了根据第二十一实施例至第三十四实施例中任一项所述的方法,其中所述可延展载体为弹性的。
在第三十六实施例中,本公开提供了根据第二十一实施例至第三十四实施例中任一项所述的方法,其中所述可延展载体在沿所述第二方向拉伸时变形。
在第三十七实施例中,本公开提供了根据第二十一实施例至第三十四实施例中任一项所述的方法,其中所述载体包括第一可延展区和第二不可延展区,并且其中所述撕裂在所述热塑性背衬中形成于所述热塑性背衬位于所述第一可延展区上方处。
在第三十八实施例中,本公开提供了根据第十七实施例至第三十七实施例中任一项所述的方法,其中将所述热塑性背衬层合到所述可延展载体包括将所述热塑性背衬与所述可延展载体粘附在一起。
在第三十九实施例中,本公开提供了根据第十七实施例至第三十八实施例中任一项所述的方法,其中所述分立元件的密度介于20/cm2至1000/cm2的范围。
在第四十实施例中,本公开提供了根据第十七实施例至第三十九实施例中任一项所述的方法,还包括在沿所述第一方向拉伸所述热塑性背衬时加热所述热塑性背衬。
在第四十一实施例中,本公开提供了根据第十七实施例至第四十实施例中任一项所述方法,还包括在沿所述第二方向拉伸所述热塑性背衬时加热所述热塑性背衬。
在第四十二实施例中,本公开提供了根据第十七实施例至第四十一实施例中任一项所述的方法,还包括在沿所述第二方向拉伸所述热塑性背衬之后使所述热塑性背衬退火。
在第四十三实施例中,本公开提供了根据第一实施例至第十五实施例中任一项所述的层合物、根据第十六实施例所述的吸收制品、或根据第十七实施例至四十二实施例中任一项所述的方法,其中所述多个开口具有钻石或杏仁形状。
在第四十四实施例中,本公开提供了根据第一实施例至十五实施例中任一项所述的层合物、根据第十六实施例所述的吸收制品、或根据第十七实施例至四十三实施例中任一项所述的方法,其中所述热塑性背衬包括聚丙烯和聚乙烯中的至少一种。
为了更全面地理解本公开,给出如下实例。应当理解,这些实例仅为了进行例示性说明而不应被解释为以任何方式限制本公开。
实例
例示性实例1
通过以下方式制备具有直立加盖柱的热塑性背衬:馈送膜级聚丙烯共聚物、聚丙烯耐冲击共聚物的流通过2英寸(5.1-cm)单螺杆挤出机,该聚丙烯耐冲击共聚物以商品“DOWC700-35NPOLYPROPYLENERESIN”得自密西根州米德兰市的陶氏化学公司(DowChemicalCompany,Midland,MI)的。将圆筒区域1-7分别设定为176℃、170℃、180℃、190℃、200℃、218℃和218℃。然后将熔融树脂通过压片模头馈送到旋转圆柱形模具。模头的温度设定为216℃(420℉),并且圆柱形模具的温度设定为71℃(160℉)。螺杆速度设定为80rpm。用水冷却模具,以提供保持聚合物中取向的快速淬火。当沿纵向查看时,柱密度为被布置成交错阵列的1600个柱/平方英寸(248个柱/平方厘米),并且柱形状为圆锥形。基部处的柱的横截面形状为具有350微米的直径的圆形。线速度被设定成使得膜厚度为100微米。在将幅材裁切为适配盖成形设备的宽度之后,将该幅材馈送到盖成形设备中。柱使用美国专利5,845,375(Miller等人)中所述的程序用椭圆形盖加盖。该盖随后使用美国专利6,132,660(Kampfer)中所述的程序变形以提供“具有向下突出的纤维接合部的钩头部”。
通过使幅材通过其中一个辊比另一个辊旋转地更快的两组辊来进行沿第一方向的拉伸。对于每组辊而言,下辊为铬辊,并且上辊为橡胶辊。为拉伸,每个下铬辊的温度设定为127℃(260℉)并且每个上橡胶辊的温度设定为93℃(200℉)。拉伸比沿纵向为3.2。随后在具有2.54cm标距的以商品名“INSTRON5500R”得自马萨诸塞州诺伍德市的英斯特朗公司(Instron,Norwood,Mass.)的张力检验器的钳口中沿横向拉伸3.8-cm(1.5英寸)宽的样品。将该样品以2.54cm(1英寸)/分钟的速率拉伸到7.6cm(3英寸)的最终宽度。形成例如图1D和图2所示网状膜的网状膜。
例示性实例2至7
除如下修改之外,根据例示性实例1的方法来制造例示性实例2至7:针对各种辊的纵向拉伸使用各种拉伸比。拉伸比以0.2的增量从1改变为4。以2.2和更小的拉伸比,沿横向的拉伸不形成网而是形成双轴拉伸的连续膜。在以2.4和更高的拉伸比横向拉伸之后,膜为网状的。
在横向拉伸之前和之后通过使用25cm×4cm的冲压机从网状膜冲压出100-cm2的样品来测量每个样品的基重。在得自俄亥俄州哥伦布市的梅特勒-托利多国际公司(Mettler-ToledoInternational,Inc.,Columbus,Ohio)的电子分析天平上对该样品进行称重。将重量乘以100以计算以克/平方米(gsm)为单位的基重。
通过以商品名“VHX-100”购自新泽西州埃尔姆伍德帕克市的Keyence公司(KeyenceCorporationofAmerica,ElmwoodPark,NJ)的光学显微镜来测量网状膜的股线宽度。获取十个测量值并对其进行平均。
用于每个例示性实例的拉伸比、横向拉伸前和横向拉伸后的基重、以及平均股线宽度示出于下表1中。
表1
横跨与图1D所示的“a”和“b”对应的线沿横向切割根据例示性实例1的方法制造的网状膜。从在线“a”和线“b”处切割的热塑性背衬部分切割出四个小的标本。以环氧树脂浸涂四个标本中的每个标本。在固化至少24小时之后,用超薄切片机将被环氧树脂黏在一起的样品切片以产生横切网腿的10-μm厚的环氧树脂和网段。用超薄切片机切片的段被放置在具有1.515折射率的油的载玻片上并且由盖片覆盖。具有10x/0.25物镜的DMRXE显微镜(德国韦茨拉尔的徕卡有限公司(LeicaMicrosystemsGmbH,Wetzlar,Germany))配备有LC-POLSCOPE延迟成像系统(德国达姆施塔特的Lot-Oriel公司(Lot-OrielGmbH&Co.,Darmstadt,Germany));RETIGAEXIFAST1394数字彩色照相机(加拿大不列颠哥伦比亚省萨里郡的QIMAGING公司(QIMAGING,SurreyBC,Canada));和546.5nm干涉滤光片(马萨诸塞州霍普金顿市的剑桥研究与仪表公司(CambridgeResearch&Instrumentation,Inc.,Hopkinton,Mass.))。对于每个标本而言,成像系统被设定成记录7336像素成像、方位图、水平线扫描和假色延迟图的平均延迟量。延迟量与双折射率成比例。彩色照片被转换成黑白照片。较浅色的区域指示较高双折射率的区域。照片中的两张照片显示了边缘处的较高双折射率的区域(与图1D中的在线“a”处切割的右部分和在线“b”处切割的左部分对应的那些)。这些照片示出于图3C和图3D中。另外两张照片显示了横跨热塑性背衬部分的较小差异。
例示性实例8至13
除如下修改之外,根据例示性实例1的方法来制造例示性实例8至13:柱密度为6000个柱/平方英寸(930个柱/平方厘米)并且如例示性实例2至7中所述针对各种辊的纵向拉伸使用各种拉伸比。拉伸比以0.2的增量从1改变为4。以3.0和更小的拉伸比,沿横向的拉伸不形成网而是形成双轴拉伸的连续膜。在横向拉伸之前使用例示性实例2至7中所述的方法来测量每个样品的基重。在横向拉伸之后,使用例示性实例2至7中所述的方法通过光学显微镜来测量网状膜的股线宽度。用于每个例示性实例的拉伸比、拉伸前的基重、以及横向拉伸后的平均股线宽度示出于下表2中。
表2
例示性实例 拉伸比 横向拉伸前的基重(gsm) 股线宽度(微米)
8 3.2 58.6 276.3
9 3.4 56.3 255.5
10 3.6 55.2 250.8
11 3.8 53.3 231.5
12 4.0 52.7 217.2
13 4.2 52.3 213.8
例示性实例14至21
除如下修改之外,根据例示性实例1的方法来制造例示性实例14至21:热塑性背衬的厚度为70微米或130微米。通过使用从模头挤出的相同质量的材料但增加线速来改变热塑性背衬的厚度。如例示性实例2至7中所述针对各种辊的纵向拉伸使用各种拉伸比。拉伸比以0.2的增量从1改变为4。以70微米膜的1.8和更小和130微米膜的2.6和更小的拉伸比,沿横向的拉伸不形成网而是形成双轴拉伸的连续膜。在横向拉伸之后使用例示性实例2至7中所述的方法来测量每个样品的基重。在横向拉伸之后,使用例示性实例2至7中所述的方法通过光学显微镜来测量网状膜的股线宽度。用于每个例示性实例的拉伸比和热塑性背衬的厚度、横向拉伸后的基重、以及横向拉伸后的平均股线宽度示出于下表3中。
表3
例示性实例22至27
除如下修改之外,根据例示性实例1的方法来制造例示性实例22至27:使用不同的模具,使得基部处的柱的直径为250微米。如例示性实例2至7中所述针对各种辊的纵向拉伸使用各种拉伸比。拉伸比以0.2的增量从1改变为4。以2.8和更小的拉伸比,沿横向的拉伸不形成网而是形成双轴拉伸的连续膜。在横向拉伸之前使用例示性实例2至7中所述的方法来测量每个样品的基重。在横向拉伸之后,使用例示性实例2至7中所述的方法通过光学显微镜来测量网状膜的股线宽度。用于每个例示性实例的拉伸比、横向拉伸前的基重、以及横向拉伸后的平均股线宽度示出于下表4中。
表4
例示性实例 拉伸比 横向拉伸前的基重(gsm) 股线宽度(微米)
22 3.0 56.5 451.2
23 3.2 54.5 423.8
24 3.4 52.9 419.8
25 3.6 52.1 410.3
26 3.8 51.8 396.6
27 4.0 48.4 371.6
例示性实例28至39
除如下修改之外,根据例示性实例1的方法来制造例示性实例28至39:使用得自得克萨斯州休斯敦市的利安德巴塞尔工业公司(LyondellBasellIndustries,Houston,Texas)的高密度聚乙烯(H6030)(PE)而不是聚丙烯(PP)。除拉伸比以0.2的增量从3改变为4以外,如例示性实例2至7中所述针对各种辊的纵向拉伸使用各种拉伸比。在横向拉伸之前使用例示性实例2至7中所述的方法来测量每个样品的基重。在横向拉伸之后,使用例示性实例2至7中所述的方法通过光学显微镜来测量网状膜的股线宽度。用于每个例示性实例的拉伸比和热塑性材料、横向拉伸前的基重、以及横向拉伸后的平均股线宽度示出于下表5中。
表5
例示性实例 热塑性材料 拉伸比 横向拉伸前的基重(gsm) 股线宽度(微米)
28 聚乙烯 3 66.5 467.3
29 聚乙烯 3.2 62.6 454.8
30 聚乙烯 3.4 56.7 449.2
31 聚乙烯 3.6 54.4 437.6
32 聚乙烯 3.8 51.5 417.8
33 聚乙烯 4 51.2 409.5
34 聚丙烯 3 56.5 451.1
35 聚丙烯 3.2 54.5 423.8
36 聚丙烯 3.4 52.9 419.8
37 聚丙烯 3.6 52.1 410.3
38 聚丙烯 3.8 51.8 396.6
39 聚丙烯 4 48.4 371.6
例示性实例40
根据例示性实例1的方法由挤出、模制有随后加盖的柱且沿纵向拉伸的膜制备例示性实例40。使用两个不同的冲压机从膜冲压四个样品。两个冲压机分别为37mm×25mm和30mm×20mm。由具有沿纵向对齐的37-mm边缘的第一冲压机来制备两个样品,并且由具有沿横向对齐的37-mm边缘的第一冲压机来制备一个样品。由具有沿纵向对齐的其30-mm边缘的第二冲压机来制备一个样品。将每个样品沿横向手动拉伸到其宽度的两倍,并且形成网状膜。测量每个样品的长度和宽度。接下来,沿纵向手动牵拉每个样品以在膜上放置一些张力。再次测量每个样品的长度和宽度。每个样品的初始长度(L)和宽度(W)、每个样品在沿宽度方向拉伸以制造网状膜之后的长度和宽度、以及每个样品在沿纵向在网状膜上施加张力之后的长度和宽度示出于下表6中。
表6
可根据公式(W2-W1)-(W3-W1)/(W2-W1)来计算从拉伸的恢复。样品的恢复率分别为76%、80%、78%和79%。
例示性实例41
根据例示性实例1的方法由挤出、模制有随后加盖的柱且沿纵向拉伸的膜制备例示性实例41。从膜切割2.54cm长和12.5cm宽的片并将其放置在以商品名“INSTRON5500R”得自马萨诸塞州诺伍德市的英斯特朗公司(Instron,Norwood,Mass.)的张力检验器的钳口之间。将样品以约2.54cm(1英寸)/分钟的速度拉伸到13.5cm的长度。使用热风枪来间歇地加热该样品以使该样品上的负载大致恒定在6磅(8.9N)。用以商品名“VHX-100”购自新泽西州埃尔姆伍德帕克市的Keyence公司(KeyenceCorporationofAmerica,ElmwoodPark,NJ)的光学显微镜来拍摄网状膜的照片并示出在图6B中。为了比较,如例示性实例1一样在室温下拉伸的样品示出于图6A中。
例示性实例42
根据例示性实例1的方法由挤出、模制有随后加盖的柱且沿纵向拉伸的膜制备例示性实例42。用得自德国韦茨拉尔的微系统公司(MicrosystemsGmbH,Wetzlar,Germany)的“LEICADM2700P”偏光显微镜来检验所述膜的2cm×2cm样品。显微镜配备有交叉极面并且在传输模式下使用。将偏光器和分析器彼此成90度放置以进行暗场成像。将样品放置在偏光器与分析器之间,并且使用得自德国耶拿的耶拿光学系统有限公司(JenoptikOpticalSystems,GmbH,Jena,Germany)的数字显微镜照相机将焦点对到热塑性背衬上来记录50X图像。彩色照片被转换成灰度照片并且示出于图3A中。在彩色图像中,具有最高双折射率的区域看起来为橙色的,并且在图3A所示的灰度照片中,这些区域在圆形直立元件上方和下方的较暗三角区域显露时出现。然后沿横向手动拉伸样品以形成网状膜,并且在沿第二方向拉伸之前在与样品相同的条件下使用偏光显微镜来将样品成像。彩色照片被转换成灰度照片并且示出于图3B中。围绕开口的热塑性背衬部分的边缘上的较浅色的区域指示较高双折射率的区域。尽管在图3B的灰度图像中不可见,但最高双折射率看起来为橙色的并且位于靠近分立元件的位置的开口的边缘上的热塑性背衬中。
为了比较,也在上述偏光显微镜下将以商品名“DELNETX-550NAT”得自特拉华州米德尔敦市的德星技术公司(DelStarTechnologies,Inc.,Middletown,Del.)的膜的一部分成像。开孔膜具有包括六个三角形亚单元格的六边形单元格。据信孔膜是通过美国专利5,207,962(Hovis等人)中所述的方法制造。与每个三角形的一个边对应的膜部分具有高于其它两个边的双折射率,其中最高双折射率横向和纵向居中。对于与其它两个边对应的膜部分而言,双折射率看起来为横跨膜部分的宽度基本上相同。
实例1
根据例示性实例1的方法由挤出、模制有随后加盖的柱且沿纵向拉伸的膜制备实例1。使用以商品名“SUPER77”购自3M公司(3MCompany)的粘合剂将膜层合到以商品名“3MWAISTELASTICB-430-W”购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3MCompany,St.Paul,Minn.)的弹性载体。使用粘合剂的连续喷雾涂层来赋予5克/平方米的涂层级别。从层合物切割2.54cm×10cm的片并将其放置在以商品名“INSTRON5500R”购自马萨诸塞州诺伍德市的英斯特朗公司(Instron,Norwood,Mass.)的张力检验器的钳口之间。在介于3至6lbf(13.3N至26.7N)的范围的负载下以25.4cm(10英寸)/分钟的速度将样品拉伸到5.08cm(2英寸)的延展。拉伸延展与负载的关系曲线的扩展示出于图7A中。
为了比较,以除不层合到载体以外与在实例1中相同的方式来制备和拉伸样品。用约2lbf(8.9N)的负载以2.54cm(1英寸)/分钟至5.08cm(2英寸)/分钟的速度将样品拉伸到4.19cm(1.65英寸)的延展。拉伸延展与负载的关系曲线的扩展示出于图7B中。
实例2
除膜的一部分(5cm×10cm)层合到以商品名“3MFLUTEDELASTIC”购自3M公司(3MCompany)的弹性载体以外,根据实例1的方法来制备实例2。然后手动拉伸样品。开口仅形成于弹性载体的可拉伸部分上。所得层合物具有类似于图5所示的外观的外观。
本公开不仅限于上述实施例而是应受控于由以下权利要求及其任何等同形式所述的限制因素。本公开可合适地在不存在本公开中未具体公开的任何元件的情况下实施。

Claims (15)

1.一种包括接合到可延展载体的至少部分网状热塑性膜的层合物,所述至少部分网状热塑性膜包括:
热塑性背衬,所述热塑性背衬包括第一主表面和第二主表面、位于所述热塑性背衬中的多个开口、以及从所述热塑性背衬的第一主表面突起的多个分立元件,其中存在邻接任何给定开口的相对两端的两个分立元件,其中所述两个分立元件沿第一方向对齐,其中存在位于沿与所述第一方向垂直的第二方向对齐的所述给定开口与相邻开口之间的一个分立元件,其中所述热塑性背衬的围绕所述给定开口的每个部分沿其纵向塑性变形。
2.根据权利要求1所述的层合物,其中所述多个分立元件中的至少一些分立元件各自包括一个直立柱,或者其中所述多个分立元件中的至少一些分立元件包括位于表面突出部上的多个直立柱。
3.根据权利要求2所述的层合物,其中所述直立柱为凸形紧固元件的一部分。
4.根据权利要求1所述的层合物,其中所述多个分立元件具有高于所述热塑性背衬至少30微米的高度。
5.根据权利要求1所述的层合物,其中所述热塑性背衬为基本上平坦的。
6.根据权利要求1所述的层合物,其中当沿所述第一方向查看时,所述多个分立元件被布置成交错阵列。
7.根据权利要求1所述的层合物,其中所述至少部分网状热塑性膜用粘合剂粘结到所述可延展载体。
8.根据权利要求1所述的层合物,其中所述可延展载体包括第一可延展区和第二不可延展区,其中所述第一可延展区位于所述开口下方,并且其中位于所述第二不可延展区上方的所述热塑性背衬不是网状的。
9.根据权利要求1所述的层合物,其中所述可延展载体为弹性载体,并且其中所述给定开口在所述弹性载体延展和回缩时打开和闭合。
10.一种制造根据权利要求1至8中任一项所述的层合物的方法,所述方法包括:
提供热塑性背衬,所述热塑性背衬包括第一主表面和第二主表面以及从所述热塑性背衬的第一主表面突起的多个分立元件,其中所述多个分立元件中的至少一些分立元件沿第一方向对齐成行;
将所述热塑性背衬沿所述第一方向拉伸到足以使所述热塑性背衬塑性变形并且将沿所述第一方向对齐成行的所述至少一些分立元件分开的程度,其中在沿所述第一方向拉伸所述热塑性背衬之后,所述热塑性背衬在所述多个分立元件之间保持完整;
将所述热塑性背衬层合到可延展载体以提供层合物,其中所述可延展载体能够至少沿与所述第一方向垂直的第二方向延展;以及
沿所述第二方向拉伸所述层合物,以在所述热塑性背衬中在所述分立元件中的沿所述第一方向对齐成行的两个相邻分立元件之间形成撕裂,其中所述撕裂被所述分立元件中的所述两个相邻分立元件中断。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述可延展载体为弹性的。
12.根据权利要求10所述的方法,其中所述可延展载体在沿所述第二方向拉伸时变形。
13.根据权利要求10所述的方法,其中在沿所述第二方向拉伸之后,所述热塑性背衬具有与在沿所述第二方向拉伸之前基本上相同的厚度。
14.根据权利要求10所述的方法,其中在沿所述第一方向拉伸所述热塑性背衬之后,进行所述将所述热塑性背衬层合到可延展载体的步骤。
15.一种包括根据权利要求1至9中任一项所述的层合物的吸收制品。
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