CN1099697A - 一种制造可重新扣紧的机械扣紧组件的方法和根据该方法制作的扣紧组件 - Google Patents

一种制造可重新扣紧的机械扣紧组件的方法和根据该方法制作的扣紧组件 Download PDF

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Abstract

涉及一种制造可重新扣紧的机械扣紧组件的方 法,包含:提供一浇注元件,它至少有一直径约0.008 -0.040英寸的孔;一种熔融热敏材料,它在操作温 度下储能模量小于约5000达因/厘米2,在不低于该 温度40℃下储能模量至少为1×106达因/厘米2;一 衬底;使该材料通过该孔,向衬底离散地浇注一定量; 沿某一方向拉伸该材料以形成一尖头物,该方向矢量 分量平行于衬底平面;固化尖头物的熔融材料,它们 具有底、身和啮合部,啮合部形成夹角至少180°。

Description

本发明涉及具有自由成形的尖头物的机械扣紧组件及其制造方法,并涉及由具有特定粘度和流变特性的聚合材料制作的这样的扣紧组件。
可重新扣紧的机械扣紧组件在现有技术中是熟知的。一般情况这种扣紧组件包含两个主要组成部分,连接到衬底上的尖头物并与作为接受面层的互补的第二组成部分相啮合。扣紧组件的尖头物的伸出部分进入该接受面层,或者插入或者交叉该接受面层的各线股或纤维。所形成的机械相互防碍作用和实体阻塞作用防止该扣紧组件从接受面层移开,只有分离的力超过扣紧组件的撕拉或抗剪强度才会移开。
构成自由成形尖头物的方法要求具有动态粘性的热敏材料。但是,为了确定材料是否适合于形成自由成形的尖头物,人们必须利用耗时的“试验和修正”法来测试过多的聚合材料。所以,需要一种简易测定方法,以确定某一特定材料是否会形成或不会形成该自由成形的尖头物。
现有技术并未表明有这样一种与网板印刷相似的制作方法,该方法要产生由具有特定粘度和流变特性的热敏材料制作的自由成形的尖头物。
因此,本发明的一个目的是提供一种利用一种具有特定流变特性的热敏材料来制作自由成形的尖头物的方法。本发明的另一个目的是提供一种由这样一种热敏材料制备的自由成形的尖头物。
根据这样一种方法可以制作扣紧组件,该方法包含的步骤是:提供一个浇注元件,该元件具有至少一个直径大约为0.008英寸到0.040英寸的孔;提供一种熔融热敏材料,该材料在操作温度下的储能模量小于大约5000达因/平方厘米,在比操作温度低不过40℃的某一温度下的储能模量至少大约为1×106达因/平方厘米;提供一个衬底;迫使熔融热敏材料通过该孔;从该孔向衬底上浇注间断数量的熔融热敏材料,沿某一方向拉伸间断数量的熔融热敏材料的一部分以形成一个尖头物,该方向具有的矢量分量平行于衬底平面;尖头物的熔融热敏材料凝固;该尖头物具有底部,身部和啮合部,啮合部形成夹角至少180°。
根据本发明的方法制作的扣紧组件的解说性的而非限定性的适用场合是与一种一次性使用的有吸收能力的衣物,例如尿布一起使用。下文将更完整地介绍作为本发明一种应用的这种实例。
当说明书以权利要求书为结束,这些权利要求来具体指出和明确限定本发明的保护范围时,可指望,通过结合附图的如下介绍将会更充分地理解本发明,在附图中同样的元件使用相同的参照数字或字母表示,相关的元件通过附加一个或多个初始符号或数字增加100来标注:
图1是一个表示本发明的扣紧组件的透视图的显微摄影图,其中的啮合部沿大体相同的方向取向排列;
图2是本发明扣紧组件的尖头物的外形侧视图,所具有的啮合部的夹角大约270°。
图2A是本发明扣紧组件的尖头物的外形侧视图,所具有的啮合部的夹角大约315°。
图3-3B是温度(℃)与储能模量G′与损失模量G″(达因/平方厘米)的关系图。表示几种热敏材料的流变特性;
图4是用于制作本发明的扣紧组件的网板印制设备的侧视示意图;
图5是本发明的一次性使用的尿布实施例的平面图,截去某些部分以显示下面结构以及尿布的外表面面向视者;以及
图6是沿图5中断面线66所取的图5中所示一次性使用的尿布的不连续断面图。
如图1所示,本发明的扣紧组件20包含至少一个尖头物22并且最好是尖头物22的矩阵,它们以预定图形连接在衬底24上。尖头物22具有底部26,身部28和啮合部30。尖物物22的底部26接触并粘接到衬底24之上并支承身部28的近端。身部28从衬底24和底部26向外伸出。身部28终止于连接到啮合部30的远端。啮合部30沿一个或多个方向从身部28横向伸出并且可以仿成一勾状尖部。在本文中使用的术语“横向”意指一般具有一个矢量分量平行于衬底24的平面。啮合部30从身部28周边沿横向方向伸出使得该啮合部30被固定到一互补的接受面层(未表示)上。啮合部30连接到并最好是与邻接的身部28的远端相连接。
尖头物22的矩阵的制作是利用一种下文介绍并提出权利要求的,能产生自由成形的尖头物22的方法。在本文中所使用的术语“自由成形的”意指这样一种构造,它并不是以固体的形状或具有确定的形状从一个型腔或挤型模中移出来的。尖头物22按下文将详细讨论的方式浇注沉积到衬底24之上,浇注是在熔融的最好是在液体状态下进行,并通过冷却最好是冷冻而固化,直到硬化成如下文介绍的预期构造和形状。
该自由成形尖头物22的矩阵最好通过使用与一般称为旋转网板印刷法相类似的制作方法来制作。这种方法使用一个一般为圆柱形的网板的形状的浇注元件,称为印制圆柱体73。采用这种方法,如图4所示,具有反面的衬底24在印制圆柱体73和反向滚筒74的压轧部70之间通过。印制圆柱体73和反向滚筒74一般具有平行的中心线并且当衬底24通过压轧部70时,它们与衬底维持接触状态。现在称为印制圆柱体73的浇注元件具有被称为孔56的孔眼的阵列,其相应于所要在衬底24上浇注的尖头物22的预期图形。第二个称为反向滚筒74的滚筒相对于印制圆柱体73提供反作用以便当衬底24通过压轧部分70时,使衬底24相对于印制圆柱体73定位。用于形成尖头物22的液态热敏材料,最好是热塑性材料,由一个加热源例如一个被加热的压力装置81提供。当印制圆柱体73绕其中心线旋转时,热敏材料利用一个刮片83强迫进入孔56。热敏材料然后从孔中挤出按照预期图形落在衬底24上。
当在衬底24和印制圆柱体73之间的相对位移增加时,尖头物22沿某一方向被拉伸形成身部28和啮合部30,该方向具有一横向矢量分量,一般平行于衬底24的平面。最后,尖头物22的余部(moil)利用分离装置78从啮合部30分离。由于热塑性材料的粘弹特性,尖头物22缩回。还可指望尖头物22的缩回是在重力影响下和冷却过程中产生的收缩的情况下发生的。然后,尖头物22通过冷却并最好是通过冷冻变成具有与身部28邻接的啮合部30的固体结构。
扣紧组件20要固定到一互补的接受面层上。在本文所使用的术语“接受面层”,即扣紧组件20的啮合部30固定到其上的“接受面层”是指具有一种暴露表面的任何平面或表面层,该暴露表面具有与啮合部30互补的紧密相间的缝隙,该缝隙是交替地由一个或多个线股或纤维所限定的,暴露表面能够产生局部的弹性变形,使得啮合部30可以被夹持,不受外部作用不会抽出。该缝隙或局部弹性变形使得啮合部30能进入接受面层的平面中,与此同时,插入在各缝隙(或变形区域)中间的接受面层的线股(或非变形材料)防止扣紧组件20抽出或松开。只有当使用者需要或其它的方式使扣紧组件20的撕拉或抗剪强度被超过时才会抽出。该接受面层可以是平面的或曲面状的。
假如,在线股或纤维之间的缝隙其尽寸允许至少一个啮合部30穿入接受面层的表面,以及线股的尺寸适于与啮合部30啮合或交叉,那么就说具有该线股或纤维的接受面层是“互补的”。假如至少一个啮合部30能够使得接受面层的表面产生局部扰动变位,这种扰动变位阻止扣紧组件20从该接受面层中移开或分离,那么这种可局部变形的接受面层就被说成是“互补的”。
适合的接受面层包括:网状化的泡沫材料、针织物、纺织和非纺材料以及缝编毛圈材料、例如新汉普郡曼彻斯持的Velcro USA出售的Velcro商标毛圈材料。一种特别适合的接受面层是:一种织物单位重量为大约每平方米17.1克(每平方码0.5盎司)的聚丙烯非纺纤维织物,它是由任何适合的商用梳理或纺粘方法制造的。适合的非纺纤维制品可以由马萨诸塞州02081的Walpole的International Paper Company(国际纸件公司)的Verate Nonwoven Group得到。还可以采用其它的接受面层,例如由南卡罗来纳州的Spartanburg的Miliken公司所售的序号970026缝编织物。
为了更详细地探讨扣紧组件20的各组成部分,回头参阅图2,扣紧组件20的衬底24应当足够强以便防止在扣紧组件20的各个尖头物22之间产生撕断和分离。应当使尖头物22易于粘着到其表面上,并且能够接触使用者的需要连接到所要固定的用品上。在本文中所使用的术语是“连接”是指这样一种状态,其中第一元件或组件或者直接地固定或连接到第二元件或组件上,或者间接地即其中第一元件或组件固定或连接到一个中介元件或组件上,该中介元件或组件又依次固定或连接到第二元件或组件上。在第一元件或组件与第二元件或组件之间的联接是为了维持该制品的使用时间。“衬底”是其上连接有一个或多个尖头物的任何一种暴露面层。
衬底24还应当是能够被卷绕的以便适应各种常规的制作方法的要求,衬底还应是柔性的,以便衬底24可以按照预期的形状弯曲或拐折;衬底应能承受浇注在其上的液态尖头物22所具有的热量,直到该尖头物22冷冻而不会被熔化或受到有害的影响。然而,反向滚筒74可以是冷态的,以使该方法适应于衬底24,否则衬底24将不能承受来自液态尖头物22的热量。衬底24还应以各种不同宽度的方式得到。适合的衬底24包括针织物、纺织材料、非纺材料、橡胶、乙烯树脂、各种薄膜,特别是聚烯烃薄膜并优选聚酯薄膜。已经发现:织物单位重量为每平方米17.1(14.26克/平方码)以及厚度为大约为0.008-0.15毫米(0.0003-0.006英寸)的聚酯薄膜衬底24是适用的。从南卡罗来纳州29651的Hoechst Celanese of Greer就可商用得到这样的材料并以Hostaphan 2400聚酯薄膜的商业名称出售。(然而也可以采用一些更硬的衬底例如象卡纸等等。)
底部26一般是附着在衬底24上的尖头物22的平面状部分,其与尖头物的身部28的近端相邻接。在本文中所用的术语“底部”是指尖头物22上的直接与衬底24相接触并支承尖头物22的身部28的那个部分。在底部26和身部28之间明显划界区分是不必要的。唯一重要的是,在使用过程中身部28不要与底部26分离以及底部26不要与衬底24分离。底部26的横截面应当具有足够的结构完整性,因此,对于扣紧装置20有预期撕拉和抗剪强度的情况来说,该区域决定于尖头物22矩阵图形的密度以及身部28和啮合部30的几何条件,该底部还应提供对衬底24的相当的附着力。假如,使用的身部28越长,底部26一般应当具有更大的横断面积,以便提供到衬底24足够的附着力和充分的结构完整性。
底部26在衬底24上的“足印”形状一般对应于在压印圆柱体73的表面处的孔眼的横截面的形状。在本文中所用的术语“足印”是指底部26与衬底24的平面接触区域。当足印的侧面的纵横比增加时,当受到平行于该足印短边的作用力时,该尖头物22可能变得不稳定,这样的力例如是重力。为了生成基本上沿衬底24的纵向取向的尖头物22,优选纵横比大约小于1.5∶1,更优选的是基本为圆形的“足印”。然而,为了形成某一方位角的尖头物22即各尖头物沿不同于纵向的某一方向取向,优选的纵横比大于大约1.5∶1,而更优选的是纵横比大于大约1.5∶1的一般为椭圆形或三角形的“足印”。下文将更详细地介绍形成某一方位角的尖头物的方法。
对此处介绍的实施例,具有一般为圆形足印和直径大约从0.10毫米到0.30毫米(0.004到0.012英寸)的底部26被认为是适当的。假如希望制作沿一特定方向具有较大撕拉或抗剪强度的扣紧组件20,可以改进底部26的横断面积以使该方向增强,使得相对于平行该方向的轴线方向,强度和结构完整性提高。这种改进使得当沿底部26的增强方向拉动时,尖头物22更强固。
身部28邻接底部26并由底部26和衬底24向外伸出。本文所用术语“身部”是指尖头物22邻近底部26并作为底部26和啮合部30的中介物的,这一部分,身部28使啮合部30与衬底24之间有一纵向间隔。本文所用术语“纵向”是指具有远离衬底24的矢量分量的某一方向,除非另外指定应是具有朝向衬底24平面的矢量分量的方向,沿该方向会增加到在尖头物22的底部26处的衬底24的平面的垂直距离。
“原点”36与每一个尖头物22的身部28和底部26都相关。身部28的“原点”可以被认为是底部26的中心的那一点,典型情况下处在底部的足印内部。原点36从侧视图通过观察尖头物22可以找到。“侧视”是指径向上朝向身部28和底部26的任一方向,其还平行于衬底24的平面。
对于所讨论的特定侧视图而言,可以找到在底部26足印的两远端边缘之间的横向距离,该距离被该视图的底部26的中点所平分。当对于所讨论的特定侧视图而言的底部26的足印被平分时,微小的不均匀性(例如伴随附着到衬底24上所产生的凸起或不平)被忽略。该点就是身部28的原点36。
虽然,在底部26和身部28之间明确划界区分是不必要的,身部28的边缘或侧边与底部26的外边缘邻接也是不必要的。身部28在离开底部26的外缘的多少向内的某一点处可以从底部26伸出,使得底部26将如图1所示具有一个环状周界25。环状周界25是附着到衬底24上的尖头物材料的一个相对薄的层,它在身部28附着到底部26的位置处构成一个转绕身部28的环。环状周界25不被认为是凸起或不平而被认为是尖头物22的底部26的一部分。
身部28与衬底24的平面构成角α。在本文中术语“衬底的平面”是指所考虑的主要尖头物22的底部26所在处的衬底24的平的二维表面。角α按照如下介绍确定。按照外形轮廓观察尖头物22。尖头物22的“外形视图”是按照下述部分找出的,两个特定侧视图中之一。该尖头物22是由侧高方向用眼观察的,使得具有最大侧向伸出部分38的方向变得明显。“横向伸出”是在该视图中横向上并且平行于衬底24平面所取的,从底部26的中心即身部28的原点36到这样一个伸出部分的距离,这个在尖头物22上的横向最远的远点的伸出部分当这样一点在纵向上并垂直向下伸到衬底24的平面的时候在该视图中可以看到。
对本领域的熟练人员来说很明显:最大横向伸出部分38是指从原点36到身部28或啮合部30的外部周缘伸出的部分。使横向伸出部分38最大的尖头物22的侧向视图就是该尖头物22的外形轮廓视图。对本领域的熟练人员来说同样很明显:假如扣紧组件20是利用下面所介绍的和提出权利要求的方法来制作的话,假如最大横向伸出部分38基本沿纵向取向的话,那么,该外形轮廓视图一般将沿横向取向。同样很明显的是:假如最大横向伸出部分38一般是沿横向取向的话,那么该外形轮廓视图将沿纵向取向。在图2中所示的侧向视图是尖头物22的外形轮廓视图之一。对本领域熟练人员进一步明显看出的是:存在另一个外形轮廓视图,一般它与所示视图反向180°(使得最大横向伸出部分38取向朝着视者的左侧)。两种外形轮廓视图中的任何一种一般都同样好地适合于下文介绍的生产过程和使用。
尖头物的啮合部30可以具有比尖头物身部28更大的横向伸出部分38或者相反如所介绍的。啮合部30优选具有可重新进入的曲线形状并且在尖头物底部26处或与尖头物底部26侧向间隔的位置纵向接近衬底24。
啮合部30相对于衬底24的平面形成一个夹角θ。本文所用的术语“夹角θ”是指一种通过底部26的原点36的,垂直于衬底24平面的延伸线与通过啮合部30的端部34的纵向轴线32的伸出部分之间形成的角偏差,如在尖头物22的外形轮廓图中所看出的。术语“纵向轴线的伸出部分”是指通过啮合部30的端部34的以一条直线表示的纵向轴线32的假想延续,假如该轴线以对准啮合部30的端部34的角度延续的话。
可认为当啮合部30的夹角θ增加时,即从垂直于衬底24的平面的方向进一步离开时,对于啮合部30要进入交叉接受面层的线股或纤维将会变得更为困难。然而,在啮合部30中缠入一个线股使其具有相对较大夹角θ,在使用过程中将较少可能从啮合部30移出或分离。
对此处所介绍的任何实施例,啮合部30优选具有的夹角θ至少大约180°,更优选的是大于大约180°,最优选的是大约270°。夹角θ大于195°被认为是实际上大于大约180°。
假如,啮合部30的夹角θ实际上大于大约180°,该啮合部30具有一可重新进入的弧形部分31。“可重新进入的弧形部分”是指啮合部30的这样一部分,其延伸在实际上大于大约180°的夹角θ之外。因此,假如啮合部30被截短使夹角为180°,可重新进入的弧形部分31就是啮合部30在被截平面与端部34中间的那个部分。可重新进入的弧形部分31侧向上朝向身部28,不过很明显,该可重新进入的弧形部分不需要径向上朝向通过原点36的垂直线。
实际夹角θ大于180°并具有可重新进入的弧形部分的尖头物在1991.10.22授给Dennis A,Thomas等人的US5058247美国专利“改进的机械式的扣紧尖头物”中作过详细介绍,其内容可结合本文作为参考。
如上所述,借助外形轮廓视图中的尖头物22可找到身部28的原点36。在仍然保持外形轮廓视图中的尖头物22的同时,一个一般情况下平行于衬底24的平面的假想切割平面40-40在尖头物22的与衬底24的平面有最大垂直距离的一点或弧线部分处与尖头物22的周缘相切。这对应于尖头物22的具有最高高度的那部分。假想切割平面40-40然后从高度最高的那一点移动该最大垂直距离的四分之一的距离从而靠近衬底24,使得假想切割平面40-40在从衬底24的平面起四分之三的垂直距离的纵向高度处相交尖头物22。
然后用假想切割平面40-40确定在尖头物22上的三个点。第一点是这样一点,在该点处切割平面与尖头物22的前缘42相交,因此被称为75%。前缘点44。“前缘”是指身部28的周界的顶部,其纵向朝向并离开衬底24的平面。第二点落在通过尖头物22中心的大约180°处,在该点切割平面40-40与尖头物22的尾缘46相交并因此被称为75%尾缘点48。“尾缘”是指身部28的周界的顶部,其纵向朝向衬底24,一般与前缘42相对配置。连接这二点成直线,当然是在切割平面40-40之内并被平分以产生假想切割平面40-40的中点47。然后画一条将假想切割平面40-40的中点47和在底部26的身部28的原点36相连的直线。该线相对于衬底24的平面限定的夹角α就是身部28的α角。
换句话说,由身部28相对于衬底24的平面构成的α角是某一角度的90°余角,该角是离与由在任一侧视图中可找到的,连接切割平面中点47和原点36的一条直线所限定的垂直线偏差最大的角。因此,当从径向上朝向身部28特别是该原点36的任一方向观察这条线,而且其方向一般平行于衬底24的平面并正交于垂直线时,相对于衬底24平面的最小角度就是身部28的α角。可以确认,当一个具有沿纵向取向的最大横向伸出部分38的尖头物22在接近纵向,或者接近其180°的方向被观察时,或者当接近横向对一个具有沿横向取向的最大横向伸出部分38的尖头物22观察时,该身部28的视角α将大约为90°。然而,正如上面所讨论的,所要测量的α角是与垂直线偏离最远的,因此,当观察尖头物22的外形轮廓时,一般就可确定α角,典型情况是,对沿纵向而取向的尖头物22来说,是关于横向确定,对沿横向取向的尖头物22来说是关于纵向确定。
一般情况下,身部28的α角可以相对衬底24的平面为直角,或者优选地沿相对于衬底平面成某一锐角关系取向,以实现在某一特定方向增加撕拉强度,该方向一般平行于最大纵向伸长部分38。然而,身部28的α角不应当与垂线偏离过度,否则会形成具有更带方向性的特殊抗剪强度的扣紧组件20。对此处所述的实施例来说,α角大约在45°-80°,最好在65°左右的身部28工作性能良好。假如,身部28的角度小于大约80°,就认为该身部28相对于衬底24平面是非垂直取向的(不考虑侧向的取向)。
假想切割平面40-40和外形轮廓视图还可以用来确定前缘42和尾缘46相对于衬底24平面的角度。为了确定这些角度,如上所述,找出75%前缘点44和75%尾缘点48。按照下文找出底部前缘点50。在外形图上所见的通过底部26的直线使之与身部28的前缘42相交。这一交点就是“底部前缘点”。如上面所指出的,当确定底部前缘点50时,在邻近底部26的身部28中附带附着到底部24上的微小(粒)不均匀点不予考臣。用一直线将75%前缘点44与底部前缘点50相连。该直线相对于衬底24的平面形成夹角βL,并且沿身部28的中心和原点36的方向是张开的。角βL被称为前缘42的角度或简称为前缘角。
底部后缘点52一般位于在从底部前缘点50经过底部26的中心的180°的线上,并且按下文找出。如在外形轮廓图所示,经过底部26足印的直线使之与身部28的尾缘46相交。这一交点就是“底部尾缘点”。正如上面所指出的,在邻近底部26处的身部28中附带附着到底部24上的微小不均匀点当在确定底部尾缘点52时是不考虑的。如上所述,75%尾缘点48用直线与底部尾缘点52连接起来。这条直线相对于衬底24的平面形成夹角βT,并且沿原点36和身部28的中心的方向是张开的。夹角βT被称为尾缘46的角度或简称尾缘角。
前缘42的夹角βL和后缘46的夹角βT限定了身部28侧面的平行度。假如前缘42和尾缘46的角度βL和βT不是彼此互补的(叠加的算术和不是大约180°),那么就说身部28的侧面是不平行的。假如身部28的侧面是不平行的,限定角βL和βT的两直线(分别将底部的前缘点50和尾缘点52与75%前缘点44和75%尾缘点48相连接)或者在衬底24的平面之上或之下相交。假如前缘42和尾缘46的角度βL和βT是不相等的,而且限定这些角度的直线在衬底24的平面的上方(纵向上从底部26向外)相交,那么尖头物22将从底部26向远端和啮合部30会聚。只有假如前缘42和后缘46的角度βL的βT具有同样的趋向,即沿同一方向取向,补角的数值是被确定为相等的前缘42和尾缘46的角度βL和βT,身部28的侧面是平行的。
具有与衬底形成前缘角βT大约为45°±30°的前缘42的身部28被认为是适合的,与衬底形成的后缘角βL大约为65°±30°的尾缘46被认为是合适的。具有这些前缘42和后缘46的角度βL和βT的身部28,在身部28夹角α在上述范围的情况下工作性能良好,以形成一个带锥度的身部28,使利于相对衬底24取向,以便提供高的抗剪和撕拉强度而无需过量的尖头物的材料。
使用新泽西州的Mountain Lakes的Rame Hart公司出售的100-00115型测角器可以容易地进行上述测量。假如需要更精确地测量,本领域的熟练人员认为通过对尖头物摄影的方法,可以便利地测定其外形轮廓,原点36、切割平面40-40、前缘角βL、尾缘角βT、底部点50和52、75%点44和48以及身部的28的α角。已经发现由马萨诸塞州的New Bedford 的Amrav公司出售的1700型扫描电子显微镜可以很好地实现这一目的,假如需要,可以进行多次拍摄以便测定最大侧向伸出部分38或者外形轮廓视图。
身部28应当从底部26纵向伸出一段距离,其足以使啮合部30与衬底24相隔开一个高度,该高度使得啮合部30易于与接受面层的线股交叉或啮合。相对更长的身部28所具有的优点在于,它能够较深地穿入接受面层,因此,使啮合部30交叉或啮合更多数量的线股或纤维。相反,相对更短的身部28所具有的优点在于,形成相对更强固的尖头物22,但是相应地穿入接受面层也将减少,并且因此不适合某些接受面层,例如毛或者疏松缝编材料,这些材料具有较少紧密密实的线股或纤维。
如上所述,身部20的纵向长度决定了啮合部30与衬底24的纵向间距。“纵向间距”是指从衬底24的平面到啮合部30的周界的最小垂直距离。对于一个具有恒定几何形状的啮合部30而言,啮合部30与衬底24的纵向间距随着身部28的纵向长度的增加而变大。至少两倍于待扣的接受面层的线股或纤维直径的纵向间距,而且最好是该纤维或线股直径大约10倍的纵向间距能够使扣紧组件20的啮合部30良好地交叉,或啮合并夹持这样的线股或纤维。对此处介绍的实施例,具有大约0.10毫米到大约0.20毫米(0.004-0.008英寸)的纵向间距的尖头物20工作性能良好。
身部28的横断面形状并不是决定性的。因此,根据关于底部26的横断面的上述参数,身部28可以具有任何所希望的横断面。“横断面”是指尖头物22上沿垂直于身部28或啮合部30的方向所取的任何部分的平面区域。如上所述,身部28最好是带锥度的,以减小横断面,因为尖头物22的身部28的远端和啮合部30在纵向上和侧向上是接近的。这种方案相应降低身部28和啮合30的惯性的量,当分离力作用在扣紧组件20上时,使尖头物22受到更接近恒定的应力,并因此减少加入到该尖头物22的过剩材料的数量。
为了在尖头物22尺寸的宽范围内维持所希望的几何形状。一般可以采用统一的横截面积的比率以便标定尖头物22。一般控制尖头物22的外形锥度的一种比率是底部26的横截面积与在尖头物22的最高高度处的尖头物22的横截面积之比。术语“最高高度”是指身部28或啮合部30的一点或(弧形)部分,其与衬底24的平面之间具有最大的垂直距离。典型情况是,底部26横截面积与最高高度处横截面积比在大约2∶1到大约9∶1范围内的尖头物22工作性能良好。
对此处讨论的实施例而言,一般为这样一种圆形的身部28被认为是适合的,如上所述其具有的锥度为从底部26直径的范围从大约0.10毫米到大约0.30毫米(大约0.004-0.012英寸)变到最高高度处直径从大约0.07毫米到大约0.25毫米(0.003-0.010英寸)。特别是,在最高高度处的大约0.20毫米(0.008英寸)直径的一般的圆形横截面在最高高度处所提供的横截面积为大约0.040平方毫米(0.000064平方英寸)。一般为圆形的直径大约为0.30毫米(0.012英寸)的底部26横截面所提供的底部26横截面积为大约0.09平方毫米(0.00014平方英寸)。这种构成导致底部26横截面积对最高高度处横截面积的比率大约为2.25∶1,处在上述范围内。
啮合部30连接到身部28上并且最好与身部28的远端相邻接。啮合部30从身部28的周缘径向向外伸出,并且还可含有一个矢量分量,该分量为纵向延伸即朝向或远离衬底24。本文所用的术语“啮合部”是指任何对身部28的周缘横向伸出部分(不同于在身部28的周缘中的微小(粒)不均匀点),这种伸出部分妨碍从接受面层分离或移开。术语“周缘”意指尖头物22的外表面。术语“径向上”意指从或朝向与衬底24垂直的方向,该方向垂直通过原点36,而原点36一般在底部26的“足印”内的中心处。
特别是,横向伸出部分具有一个矢量分量,该分量平行于和面向衬底24的平面。可认为啮合部30和身部28可以具有横向和纵向两个矢量分量。清楚地限定身部28远端出现的界限或者在身部28和啮合部30之间彻底辨别界限都是不重要的。唯一重要的是,要使身部28周缘的纵向取向面受到阻止,使得啮合部30具有一个其矢量分量平行于和面向衬底24的平面的面。
啮合部30可以具有比身部28更大的横向伸出部分38,或者假如希望可情况相反,如图中所介绍的,啮合部30一般最好是弧形的并且可以具有可重新进入的曲线部分。假如啮合部30具有一个可重新进入的曲线部分,则啮合部30就包含一个弧形部分,该部分在底部26或与底部26横向隔开的某一位置沿纵向接近衬底24。该弧线部分横向朝着身部28,虽然,该弧形部分不需要沿径向朝着原点36。
扣紧组件20的每一个尖头物22的啮合部30可以基本上沿相同方向在横向上延伸,假如希望具有一个相对地非定向取向的撕拉强度的话,则或者可以随机地取向,以便在任何横向方向上提供基本上各向同性的撕拉强度。啮合部30可以是勾形尖,其大体上从身体28的一侧伸出,限定一个一般为凸形轮廓线并且穿入接受面层的孔隙,以便在啮合部30的弯曲部分54的内径处与接受面层的线股或纤维相交叉,在啮合部30与接受面层的线股或纤维之间的相互作用防止扣紧组件20从接受面层松开,一直到超过扣紧组件20的撕拉强度或抗剪强度时才会松开。啮合部30不应当沿横向方向径向伸出太远,否则啮合部30可能不会穿入接受面层的孔隙。应当确定啮合部30的横截面大小以便能穿入接受面层的孔隙。
啮合部30的横断面积的几何值并不是决定性的,只要啮合部30具有的结构完整性能够提供足够的抗剪和弯曲强度,以适应具有给定密度的尖头物22矩阵的扣紧组件20的预期的撕拉和抗剪强度要求。对于此处介绍的实施例,这样一种勾形尖的啮合部30是适合的,它具有的最大横向伸出部分38,从底部26的中心到远侧横向周缘的距离大约为0.18毫米到0.34毫米(0.007-0.013英寸)。
尖头物22的矩阵可以具有所希望的任何图形和密度,以便获得对扣紧组件20的特定应力所需的撕拉和抗剪强度。一般情况下,随着矩阵密度增加,撕拉强度和抗剪强度以线性方式按比例增加。各个尖头物22不应当过密分布,过密会妨碍和阻止相邻尖头物22的啮合部30与接受面层的线股或纤维相交叉。假如尖头物22分布太密,可能产生接受面层线股或纤维的压实或互连从而封闭在线股纤维之间的缝隙。相反,尖头物22不应当间隔过远,这将需要过量的衬底24的面积才使扣紧组件20具有适当的抗剪和撕拉强度。
以成排形式浇注尖头物22是有利的,使得每一个尖头物22与相邻的尖头物22具有大体相等的间隔。根据下文所述及提出权利要求的制备方法,各排一般沿纵向和横向取向。一般情况下,尖头物22的每一个纵向排或横向排应当与相邻的尖头物22的纵向排和横向排均匀间隔,以便当分离力作用在扣紧组件20和接受面层上时,提供遍及扣紧组件20和接受面层的大体均匀的应力场。
在此处所用术语“间距”是指在相邻各排中的尖头物22的底部26的足印中心之间的,或者沿纵向或者沿横向测量的距离。典型情况下,这样的扣紧组件20是适宜的,该组件所具有的尖头物22的矩阵其沿两个方向的间距范围从大约1.0毫米到大约2.0毫米(0.039到0.078英寸),间距大约1.3毫米(0.051英寸)是优选的。相邻的横向各排最好沿横向大约偏移0.5个间距,以便在该相邻的横向各排之间在纵向的距离加倍。
尖头物22可以由任何热敏材料组成,只要该材料凝固时是稳定的并保持形状,但是不要太脆,使得当扣紧组件20受到分离力时发生失效。此处所用“热敏”意指一种材料,其受热作用时逐渐从固态向液态变化。当尖头物22已经断裂或者不能再承受已有的或受到分离力而产生的反作用力时就认为已经失效。最好该热敏材料具有如下文介绍的特定的流变特性。
此外,尖头物材料应当具有足够低的熔点以易于加工并具有相对高的粘度以便在接近材料熔点的温度下提供足够的粘稠度,以便根据下文引述的制备方法拉伸身部28并方便地形成啮合部30。尖头物22是粘弹性的,这一点也很重要,这可使得影响尖头物结构特别是啮合部30的几何条件的各种参数有更大的变化。
热敏材料应具有动态粘度。可以进行流变测试以便测量粘弹材料的弹性分量和粘性分量。粘弹材料的弹性分量用G′来表示并被称为“储能模量”。粘弹材料的粘性分量用G″来表示并被称为“损失模量”。已经发现,具有某些特定流变特性的材料根据此处介绍的方法将能够形成自由成形的尖头物。
在一些特定温度下的材料的储能模量G′能被用来测定该材料是否能够形成尖头物。测定一种粘弹材料是否会形成尖头物,就必须涉及在某些温度下例如操作温度和固化温度下这种材料的储能模量G′。此处所用的术语“操作温度”是指在该温度下热敏材料的粘度是这样的,即热敏材料将大体是液态的并且能浇注沉积到衬底24上并是可拉伸的。此处所用的术语“固化温度”应指在该温度下该热敏材料所具有的储能模量G′至少为1×106达因/平方厘米。
在操作温度下,该热敏材料将是液态的,柔软的并且能从具有直径为大约0.008英寸到大约0.040英寸的孔眼的浇注元件中浇注沉积到衬底24上。假如在操作的时候,该热敏材料具有大于大约5000达因/平方厘米的储能模量,那么对于由浇注元件向衬底24的传输来说,该热敏材料可能是太粘了。因此,热敏材料的储能模量最好在操作温度下小于5000达因/平方厘米。更优选的是,在操作温度下储能模量小于大约4000达因/平方厘米。
衬底的类型以及机械扣紧组件所要使用的类型将确定什么样的热敏材料和操作温度是优选的。例如,如果自由成形的尖头物打算用在极端寒冷的条件下,或者假如衬底是热敏性的,那么人们就可以使用具有非常低的操作温度的热敏材料。反过来,假如自由成形的尖头物打算用在极端炎热的条件下或者假如衬底是特别耐热的,人们就可以使用具有很高操作温度的热敏材料。
如下文所介绍的,聚酯树脂热熔粘接剂可具有的操作温度大约为177℃-193℃,而聚酰胺树脂可具有的操作温度大约为193℃-213℃。这些树脂配合厚度为大约0.008到大约0.15毫米(0.003-0.006英寸)的聚脂薄膜的衬底工作性能良好。然而,具有低于大约177℃操作温度的热敏材料可以选择用来制作打算用于寒冷条件下的尖头物或制作成形在具有低耐热性能的衬底上的尖头物。操作温度高于大约213℃的热敏材料可以选择用于制备打算用于炎热条件下的尖头物和制备成形在高耐热性能的衬底上的尖头物。
最好,自由成型的尖头物是在大约21℃的环境大气温度下制备,并在大约21℃的温度即室温下使用。假如自由成形的尖头物打算用在室温下,那么热敏材料的操作温度可以是21℃以上的任何温度,优选温度高于大约30℃,更优选的温度应高于40℃。
在凝固温度下的热敏材料的储能模量一般至少大约1×106达因/平方厘米。在固化温度下的热敏材料的储能模量最好至少为5×106达因/平方厘米。在固化温度下的热敏材料的更优选的储能模量为至少1×107达因/平方厘米。
在热敏材料浇注至衬底24上并被拉伸后,该热敏材料必须很快达到固化温度,使得它将取得并维持它的自由成形的尖头物的形状。假如在热敏材料被浇注至衬底上并被拉伸后,该热敏材料没有很快达到固化温度,那么该热敏材料在自由成形的尖头物的形状已经产生并收缩后继续是非常具有流动性的,而且该远端以及啮合部可能流回到尖头物的底部形成一个小的热敏材料的熔堆或者可能得到另外一种不具使用功能的形状。反过来,假如衬底是非常疏松多孔的,那么热敏材料可能被吸收进入衬底。
采用自然冷却(即不采用不同于环境空气的外部冷却装置)的方法应当利用其固化温度比操作温度低不过40℃的热敏材料。采用外部冷却介质(例如,不同于环境空气的冷却介质或者环境空气被强制提高速度通过衬底以便冷却熔融的尖头物)的方法可以使用一种其固化温度比操作温度低过40℃的热敏材料。然而本发明指的是使用自然冷却的方法。
在一个优选实施例中,其中的尖头物是在21℃的环境空气温度下和没有外部冷却介质的条件下形成的。热敏材料具有的固化温度比操作温度低不过40℃。优选的是,热敏材料具有的固化温度比操作温度低不过30℃。更优选的是热敏材料具有的固化温度比操作温度低不过25℃。
例如,假若热敏材料的操作温度是180℃,在热敏材料的温度下降到大约140℃之前,优选的是在热敏材料的温度下降到大约150℃之前,更优选的是热敏材料的温度下降到大约155℃之前,该热敏材料应当达到的储能模量至少大约为1×106达因/平方厘米。
图3-3B是温度(℃)对储能模量G′和损失模量G″(达因/平方厘米)的关系曲线图,它表示了几种热敏材料的流变特性。如下材料是利用各种旋转筛网印花设备进行测试的,为CA(加拿大)93940的Monteray(邮政信箱1828)的Graco/LTI公司的市售的Graco/LTI Micro-Print热熔加粘着剂装置。
实施1
图3表示用X标注的热敏材料的粘性特性。热敏材料X是一种聚脂热熔性粘接剂,是由马萨诸塞州的Middletown的Bostik公司以No.7199销售的。在大约180℃的操作温度A下,材料X的储能模量G′小于大约5000达因/平方厘米。在温度S大约为145℃-150℃时,材料X的储量模量G′达因到大约1×107达因/平方厘米。在温度低于操作温度A大约30-35℃时,储能模量G′至少达到1×107达因/平方厘米。材料X被用于形成具有的夹角θ大体上大于大约180°的自由成形的尖头物,其采用此处介绍的方法,这个方法利用孔径大约为0.020英寸,运行在大约47英尺/分速度下的23孔的压印圆柱体。
实例Ⅱ
图3A表示标注为Y的热敏材料的流变特性。热敏材料Y是一种聚脂热熔性粘接剂,其可由威斯康星州53226-3413的Wauwatosa的11320 Watertown Plank Road的Findley Adhesive公司以2178W销售的。参阅图3A,在大约158℃-160℃的操作温度A下,材料Y所具有的储能模量G′小于大约5000达因/平方厘米。材料Y的储能模量G′在大约120℃的温度S下达到的1×106达因/平方厘米。在低于操作温度约40℃的温度下,储能模量G′达到至少1×106达因/平方厘米。材料Y被用于形成具有大约180°或更大角度的夹角的自由成形的尖头物,它是根据此处介绍的使用具有大约0.016英寸孔径和运行速度约为50英尺/分的40孔眼的印制滚筒的方法而形成的。
实例Ⅲ
图3B表示标注为Z的热敏材料的流变特性。热敏材料Z是一种以乙烯乙酸乙烯酯为基础的热熔性粘接剂,是由威斯康星州53226-3413的Wauwatosa 的 11320 Watertown Plank Road的Findley Adhesives公司以H1073-01出售的。参阅图3B,在大约110℃的操作温度下,材料Z的储能模量G′小于大约5000达因/平方厘米。以操作温度起在40℃的范围内材料Z的储能模量G′达不到大约1×106达因/平方厘米。采用孔径约为0.020英寸并运行在大约17英尺/分速度下的一种23孔眼的印制滚筒,材料Z没有形成夹角θ为大约180°或更大角度的自由成形的尖头物。
在此处的一些实例中,已经对某些聚合材料的流变特性例如储能模量G′和损失模量G″做了陈述。在这里所说的是利用如下的测试方法测定这些特性:
储能模量-损失模量测定
这些流变特性的测定是利用动态机械分析(DMA)仪器,即RHEOMETRICS RDA-700,是由新泽西08854的Piscataway的Rheometrics公司市售的,并利用在ASTMD4440-84中所介绍的如下测试方法进行的。
DMA仪器包含一对直径25毫米的光滑圆形平板。所要测试的一定数量的热敏材料直接放在平板上,加热到大约180℃,并浇注成要求的样品几何形状,半径12.5毫米×高1.6毫米(在平板中的气隙)。一个振动力施加到DMA仪器的平板上。将样品从180°逐渐冷却到0℃。测量是在10度间隔以及1分钟热均衡延迟达到所需温度时进行的
在如下条件下所进行的测量
参数  数值
Rheometer(流变仪)类型  RHEOMETRICS  RDA-700
构形  光滑平行平板
平板半径  25毫米
频率  10弧度/秒
应变  5%
气隙  1.6毫米
根据制造商介绍的方法,该仪器每年进行内部校准。假如需要该仪器的几何量每天检查重新校准。
尖物头22最好包含有热塑性材料。术语“热塑性”是指非交联聚合物的热敏材料,它在热或压力作用下会流动。热熔粘性的热塑性材料特别适合于制备本发明的扣紧组件20,尤其是根据下文介绍和提出权利要求的方法来制备。此处所用术语“热熔粘性的”是指各种热塑性化合物,在室温下一般是固态的,在升高的温度下变成液态,并在熔融状态下使用。热熔粘接剂的实例可以在“粘接剂手册”中找出,该手册由Ivving Skeist编辑,第二版由Van Nostrand Reinhold公司于1997年出版,该公司地址在135West50th Street,New York、编码New York 10020,结合本文做为参考。聚酯和聚酰胺热熔粘接剂是特别合适和优选的。此处所用的术语“聚脂”和“聚酰胺”意指分别具有重复的酯和酰胺基的链。
制备方法
图4是用于根据本发明的方法制备尖头物一个特别优选设备的侧向示意图。图4表示有一反向滚筒74和印制圆柱体73,它们形成一个衬底24通过的压轧部70。当印制圆柱体73和反向滚筒74各绕其轴旋转时,熔融的尖头物材料通过印制圆柱体73的孔挤压到运动的衬底24上,并沿一个具有平行于衬底24的平面的矢量分量的方向被拉伸,再被割断装置78所割断以形成具有远端29和啮合部30的尖头物。此处所用术语“挤压”是指强迫一种物质通过一开孔,以便利用该开孔使该物质成形,至少部分成形。
印制圆柱体73是可以结合本发明方法使用的一个特别优选的浇注元件的实例。浇注元件应当由金属或任何其它能够适应熔融的尖头物材料温度的适宜材料来制成,它能在各尖头物22之间,沿纵向和横向保证均一的间距并在矩阵内部产生预期密度的尖头物22。
此处所用的术语“浇注元件”是指任何物品,液态尖头物材料通过它按照对应于各个尖头物22的配用量挤出。该浇注元件一般是一光滑的相对薄的工件,它由金属或其它材料制成并具有若干孔眼,熔融的尖头物材料通过这些孔眼被挤到衬底上。浇注元件可以是平底筛Screen网、带状筛网(例如一个连续具有孔眼的带、条或传输器)或旋转式筛网,例如在筛网印花现有技术中所用的筛网。然而,浇注元件也可以为多孔的或烧结的滚筒形式,其具有一个连续地压力供给熔融的尖头物材料的内部容器,该材料然后通过滚筒的各孔挤到运动的衬底上。这里所用的术语“浇注”意指以与主体分开的形式(from the bulk form)传输尖头物材料并以对应于各个尖头物22的单位剂量的形式将该材料配置在衬底24上。
最好,浇注元件是旋转筛网或印制圆柱体,一种特别优选的印制圆柱体73是金属圆柱体,最好是由镍制成的,所具有的孔56利用现有技术中所熟知的任何方式制成。并且最好是利用照像雕刻法制成。最好在圆柱体的每一端安装一个圆形框架,该框架给筛网提供结构支承,维持筛网的圆柱形状,并且还使该筛网保持就位并使该筛网绕其轴旋转而不干扰加热压力部件81或加热软管(未表示)。为了便于介绍,本发明的浇注元件将按照印制圆柱体73来介绍。然而应理解,本发明可应用于将熔融的尖头物材料挤压到衬底上以形成具有自由成形的尖头物的扣紧组件的任何方法。
此处使用的术语“网眼”当涉及印制圆柱体或印花筛网时,是指在一平方英寸的筛网中的孔的行数和列数。例如一个23网眼的筛网是指在一平方英寸的筛网中具有23×23个孔眼的筛网。因此,一个23网眼筛网每平方英寸将具有529个孔眼。相应地一个40网眼的筛网每平方英寸将具有1600孔眼,即每平方英寸的印花筛网将有40×40个孔眼。
印制圆柱体73和反向圆筒74的驱动可以利用现有技术中所熟知的任何方式,例如外部原动力(未表示),或者反向滚筒74可以由外部原动力驱动,而印制圆柱体73利用与反向滚筒74的摩擦啮合而被驱动,或者相反。
各种旋转筛网印花设备可以进行改变以适用于本发明方法,这些设备是由CA(加拿大)93940的Monteray的Graco/LTI Corporatipn(邮政信箱1828)市售的,例如,Graco/LTI Micro-Print热熔加粘着剂装置。
在印制圆柱体73中的孔眼的尺寸、形状和图案可以根据尖头物的尺寸和形状以及矩阵中尖头物的密度进行变化,这里所需要的特定扣紧组件所要求的。在印制圆柱体73的外表面处所取的孔眼56的横截面积一般对应于尖头物22底部26的足印的形状。孔眼56的横截面应大体等于所要求的底部26的横截面。
对此处介绍的实施例,一般为圆柱形的孔眼56是适当的。虽然,假如需要,孔眼56可以像截头圆锥一样其形状带有锥度,在圆柱体73的外表面或者在圆柱体73的内表面处具有更大的横断面。对此处所介绍的实施例,直径大约从0.30-1.0毫米(0.012-0.040英寸)的孔眼56会形成适合的尖头物22。优选的孔眼56的直径约为0.008英寸到大约0.040英寸。更优选的孔眼56直径约为0.012-0.020英寸。虽然印制圆柱体的每一个孔眼具有相等的直径这一点并不是必须的,并且可以认为可能有某些特定的应用场合希望印制圆柱体具有不同直径的孔眼,但是具有大体均一直径孔眼的圆柱体是优选的。
存在有各种适合于向印制圆柱体73提供熔融的尖头物材料的方法和设备,它们在现有技术中都是熟知的。一种适合的设备公开在1989年10月31日授给Claassen的美国专利US 4876982中,结合本文可作参考。另一个特别优选的设备是在图10中所示的加热压力装置81。该加热压力装置81配置在印制圆柱体73的内部并基本上平行于印制圆柱体73。该加热压力装置81具有一个提供液态尖头物材料的内部容器(未表示)以及一个或多个排放口(未表示),从该排放口液态尖头物材料均匀流到印制圆柱体73的内表面。一个刮片组件83装在加热压力装置81上。当印制圆柱体73旋转时,刮片组件83沿印制圆柱体73的内表面挤压熔融的尖头物材料并迫使液态尖头物材料进入孔眼56。刮片组件83不仅用作迫使熔融的尖头物材料通过孔眼56而且还在压轧部70处支承印制圆柱体73,以防止当它受到反向滚筒74的压力时,该圆柱体73翘曲或变形。反向滚筒74可以由金属或任何其它适合材料构成。也可以使用具有肖氏A级硬度计硬度为大约40-60的橡胶复盖层的反向滚筒74。当衬底24通过压轧部70时,印制圆柱体73最好对刮片组件83施加每平方英寸大约80磅的压力。一种适用的加热压力装置81和刮片组件83可以由Graco/LTI Corporation(邮政信箱1828),Monteray,CA93940市售得到。
加热压力装置81的内部容器应当能稳定提供热敏材料。通过使用在筛网印花或热熔粘接剂的现有技术中的任何熟知的方式可以实现这一点,但是特别优选的方法是装置备这样的加热压力装置,该加热压力装置包含一个加热软管组件(未表示),一个加热箱(未表示),以及一个齿轮泵(未表示)。齿轮泵可以利用可变速的直流电动机(未表示)驱动,并应当在加热压力装置81的排放口,在所有的线速度下都应提供恒定的均匀输出。加热箱,加热软管组件以及加热压力装置81都应当使熔融的尖头物材料保持在预期的运行工作温度下。典型的情况是,需要该温度稍高于材料的熔点。假如该材料局部地或全部地处于液体状态下,那么该材料就被认为处在或者高于熔点的状态。假如尖头物材料保持在太高的温度下,该尖头物材料可能会粘度不足,并且可能使产生的啮合部30横向连接到在纵向相邻的尖头物22之上。假如尖头物材料的温度十分高,尖头物22将流入一个小的多少呈半球形的坑中使啮合部30将不能形成。反过来,假如尖头物材料的温度太低,那么该尖头物材料可能不能由压力装置传输到刮片组件83或印制圆柱体73上,或者不能按照预期的矩阵或图形随后从印制圆柱体73恰当地传输到衬底24之上。
印制圆柱体73最好加热以防止在从加热压力装置81经过它浇注到衬底24的传输过程中使尖头物22产生固化。一般需要印制圆柱体73表面温度接近起始材料温度。已经发现温度大约为178℃的印制圆柱体73配合一种聚酯热熔粘合剂使用工作性能良好,该粘接剂是马萨诸塞州的Bostik Company of Middletown以No.7199出售的。不过印制圆柱体73的运行工作温度可以根据所使用的具体尖头物材料进行变化。有很多种能够用于加热印制圆柱体73的方法,对于本领域熟练人员来说它们是易于实现的。一种特别优选的对印制圆柱体73加热的方法是利用红外线加热器72。
假如衬底24受到由尖头物材料所传输热量有害的影响,那么会认为可能需要一个冷却的滚筒。假如需要一个冷却滚筒,可采用现有技术领域的熟练人员所熟知的方式把其结合到反向滚筒74之中,假如使用聚丙烯、聚乙烯或其它聚烯烃的衬底24,则经常需要这样一种设计。
在被浇注到衬底24上以后,利用割断装置使尖头物22与浇注元件分离。尖头物22被割断以便形成扣紧组件20的啮合部30和一个余部(moil)。这里所用的术语“余部(moil)”是指从尖头物22中分离出的任何材料,它并未构成扣紧组件20的一部分。
该割断装置78应当是可调的,以适应各种尺寸的尖头物22和啮合部30的横向伸出部分38,并且还使遍及矩阵的横向上提供均匀度。术语“割断装置”是指将余部(moil)从扣紧组件20上纵向分离的任何物件。术语“割断”是指按照上述内容将余部(moil)从扣紧组件20上分隔的作用。割断装置78应当是清洁的而不应当使尖头物22染上灰尘、氧化或使其腐蚀和污染(例如余部(moil)材料)。一种适合的割断装置是一条线78,它一般配置在平行于圆柱体73和滚筒74的轴线并与衬底24间隔一段距离的地方,该距离比从固化的尖头物22的最高高度的地方到衬底24的垂直距离大一些。
最好线78是电加热的,以防止在割断装置78上粘上熔融的尖头物材料,并适应尖头物22的任何冷却过程,这种冷却发生在尖头物材料离开加热压力装置和产生分离的时间间隔内,以及为了改进啮合部30的横向强度。对割断装置78的加热还应当沿横向实现均匀的温度分布,以便产生具有大体均匀的几何形状的尖头物22的矩阵。
一般情况下,当增加尖头物材料的温度时,一个相对凉一些的热线78温度割断装置能够适应。此外,当衬底24的速度降低时,当每一个尖头物22和余部(moil)被割断时,热线78所产生冷却的次数较少,使得在相同的温度下,相对更低瓦数的热线78更适合。应当确认,当热线78的温度增加时,将会形成一种具有普遍较短身部28长度的尖头物22。反过来,当热线78的温度降低时,身部28的长度以及啮合部30的横向长度将按反比例而增加。割断装置78实际上接触尖头物22以便产生割断并不是必须的。尖头物22可以被由割断装置78所发出的幅射热量所割断。
对此处介绍的实施例,已经发现,直径大约为0.64毫米(0.025英寸)的圆形横截面的镍-铬线78被加热到大约343℃-440℃是适宜的。很明显,刀具、激光切割机或其它割断装置78可以替代上述热线78。
重要的是,该割断装置78要配置在这样一个位置,使得在该尖头物22与余部(moil)隔离开之前,实现对尖头物材料的拉伸作用。假如割断装置78配置得距离衬底24的平面太远,那么尖头物材料将在割断装置的下面通过而不与之相交,形成一个很长的啮合部30,它将不能适当地与衬底24或邻近的尖头物22隔开。反过来,假如割断装置78配置得太靠近衬底24的平面,割断装置78将截短身部28,不能形成啮合部30。
热线割断装置78配置如下:沿纵向距压轧点70大约3.2-8.3毫米(0.125-0.325英寸)。优选值大约为5.7毫米(0.225英寸),从径向向外距反向滚筒74大约1.4-6.5毫米(0.056-0.256英寸),优选大约4.0毫米(0.156英寸),径向向外距印制圆柱体73大约13.7-18.6毫米(0.534-0.734英寸),优选大约16.1毫米(0.634英寸),对在此处公开的制备方法来说上述的配置是恰当的。
在操作过程中,衬底24相对于浇注元件沿第一个方向输送。更具体地说,衬底24通过压轧部70输送。最好由一卷取滚筒(未表示)拖动。这就在衬底24上提供了一个用于连续浇注尖头物22的洁净区域并且移走已在其上浇注尖头物22的衬底24上的部分。该方向一般平行于衬底24通过压轧部70时的主要输送方向,并被称为“纵向”。如图4中由箭头75表示的纵向一般与印制圆柱体73和反向滚筒74的中心线是正交的。与纵向一般正交的以及平行于衬底24的平面的方向被称为“横向”。
衬底24可以以大于圆柱体73和滚筒74表面速度的大约0%-10%的速度被拖动经过压轧部70。实现这一点就能在靠近用于从在衬底24上浇注尖头物材料的装置割断出尖头物22的装置78处减少衬底24的堆积或打褶。衬底24沿第一方向按照大约3-31米/分(10-100英尺/分)的速度传输经过压轧部70。
身部28的角度可能受通过压轧部70处的衬底24的传输速率的影响。假如希望具有身部α角更近于垂直于衬底24的尖头物22,要选择沿第一方向较低的衬底24的传输速率。反过来,假如传输速率增加,身部28的α减小并将导致啮合部30具有更大的横向伸出部分38。
假如需要,衬底24可以从压轧部70的平面朝向反向滚筒74倾斜某一角度γ,大约35°-55°,优选为45°,以便利用尖头物材料的粘弹性质并恰当地使啮合部30沿横向方向以及纵向方向取向。这种配置还提供更大的力以便从孔眼56吸出尖头物材料,并及将尖头物22从印制圆柱体73上拉开。当希望采用更小的身部28的α角时,从压轧部70的平面形成的γ角应当增加。此外,增加从压轧部70的平面偏离的γ角会产生弱的却是肯定的作用,以形成具有更大横向伸出部分38的啮合部30。
在将尖头物材料从孔眼56浇注到衬底24上以后,圆柱体73和滚筒74继续旋转,旋转方向由图4的箭头75所示。这将导致在传输的衬底24和孔眼56之间形成一个相对移动的时间间隔,在该时间间隔(在进行割断前)中,尖头物材料桥接了衬底24和印制圆柱体73,当继续相对移动时,尖头物材料被拉伸直到发生割断以及尖头物22与印制圆柱体73的孔眼56分离。此处所用的术语“拉伸”意指在线性尺寸方面的增加,至少其一部分的增加对扣紧组件20的使用寿命而言基本上变成永久性的。
如上面所述讨论的,作为形成啮合部30的过程的一部分,还必须从印制圆柱体73上割断各个尖头物22。当被割断时,尖头物22纵向上被分成两部分,属于扣紧组件20的远端29和啮合部30以及属于印制圆柱体73的余部(moil)(未表示)并可以在需要时再循环。在尖头物22与余部(moil)割断以后,在尖头物22与其它物体接触之前让扣紧组件20冷冻。在尖头物22固化后,根据需要衬底24可绕在一个滚筒上以备存贮。
本发明方法的一个非限制性说明表示的是在一加热槽(未表示)中并由加热软管组件(未表示)供给加热压力装置81的所要浇注的尖头物材料。假如选择一种聚酯树脂热熔粘接剂,那么材料温度约为177-193℃,最好约为186℃,这些已被发现是适宜的。假如选择一种聚酰胺树脂,那么材料温度约为193-213℃,最好约为200℃,这些已被发现是适宜的。厚度约为0.008-0.150毫米(0.003-0.006英寸)的一种聚酯薄膜24配合热熔粘接剂尖头物22工作性能良好。
对于此处介绍的说明性的操作来说,沿纵向和横向,每厘米具有大约15孔眼的矩阵(每英寸40孔眼)的印制圆柱体73是适宜的,它形成每平方厘米大约237孔眼(每平方英寸1600孔眼)的网格。这种网格密度与这样一个印刷圆柱体73一起使用是有利的,该圆柱体壁厚大约0.16毫米(0.004英寸),直径大约20.3厘米(8.0英寸),孔眼56的直径0.30毫米(0.012英寸)。已经发现,直径大约20.3厘米(8.0英寸)的反向滚筒74与上述印制圆柱体73竖直对齐工作性能良好。衬底24的传输速率约为10.7米/分(35英尺/分)。
直径约为0.6毫米(0.025英寸)的镍铬热线78配置情况如下:沿纵向从压轧点70约为5.7毫米(0.225英寸),从印制圆柱体73径向向外大约16.1毫米(0.634英寸),从反向滚筒74大约4.0毫米(0.156英寸);并被加热到大约430℃。根据这种操作制备的扣紧组合件20基本上与图1所示相似,该扣紧组件20可以方便地结合到下文讨论的所用制品中。
不受任何特定理论的约束,可以相信,啮合部30的几何条件受用于形成尖头物22的热熔性粘接剂的弹性特性以及在尖头物22的尾缘46和前缘42之间的温度差所约束。尖头物22的尾缘46与来自割断装置78的热量相屏蔽与隔离。相反,前缘42直接暴露在割断装置78的热场中,它使得前缘42被固化或冷却在尾缘46之后。这就使得彼此相对而言前缘42延长而尾缘46收缩。当这种温度差增加时,就会形成相对更长的啮合部30。
经常需要本发明的扣紧组件20具有沿不同于纵向的某一方向取向的尖头物22有最大横向伸出部分38。例如,当利用本发明作为一次性尿布的扣紧组件时,就需要尖头物22的最大横向伸出部分38沿某一方向取向,该方向基本上垂直于一次性尿布在生产线上的进行方向。假如尖头物22的最大横向伸出部分38沿纵向取向,那么尿布生产线就需要复杂的和昂贵的机械系统来进行切割,重新取向和敷上扣紧组件20。然而,根据本发明制作的,具有沿横向取向的尖头物22的最大横向伸出部分38的扣紧组件20在敷到一次性尿布之前将不需要重新取向。因此,制造本发明所具有沿不同于纵向的某一方向取向的尖头物22的最大横向伸出部分38的扣紧组件20是十分方便的。
有两个角度是由利用本方法制备的尖头物22的身部28所形成的。如上所述,身部28与衬底24的平面形成一个角α,身部28还相对于衬底24的纵向形成一个方位角。在这里所用术语“方位角”是指当从上方看时,最大横向伸出部分38相对于衬底的纵向所构成的角度。这里所用“从上方看”是指与衬底24的平面相垂直的方向看尖头物22。术语“纵向”是指当衬底24通过压轧部70时,基本平行于衬底24的主要传输方向的方向。
形成带方位角的自由成形尖头物的方法在如下文件中更详细地讨论过,计有:被接受的美国专利申请,序号为N。07/632.283,名称“一种可重新扣紧的机械扣紧组件的制造方法”,于1991年12月21日申请以D.A.Thomas,D.J.K.Goulait和R.G.Cox,Jr的姓名申请,以及共同转让,同时提出的专利申请,序号为07/719 211,名称“用于制造一种具有方位角的尖头物的可重新扣紧的机械扣紧组件的方法以及由该方法制作的扣紧组件”,1991年6月21日申请,以D.A.Thomas和D.J.K.Goulait的姓名提出,这些专利申请结合本文可作参考。
尖头物22还可以根据采用照相凹版印刷工艺的方法形成。该方法包括的步骤有:将熔融的热敏材料由一个浇注元件例如一个照相凹版印刷滚筒的网眼中浇注到衬底上,沿某一方向拉伸间断数量的熔融热敏材料,该方向具有的一矢量分量平行于衬底的平面以便形成一个尖头物,以及固化尖头物的熔融热敏材料。关于该方法的更详细的介绍公开在美国专利US 5058247,1991年10月22日授给Dennis A.Thomas和Ted L Blaney,该专利结合本文可作参考。
其它适宜的变型方案对本领域熟练人员而言同样是显而易见的。例如可以制备一种具有沿一个以上方向伸出的啮合部30的尖头物22。假如需要,在制造过程中可以只使用印制圆柱体73,在印制圆柱体73外表面上的一点处使衬底24接触印制圆柱体73,该点对应于刮片组件83与印制圆柱体73的内表面相接触的那点。
例证性物品的使用
本发明的扣紧组件的用途方面的一个例证性和非限定实例以制备物品的形式下文将予介绍并表示在图5和图6中。机械扣紧组件已经便利地应用在一次性的吸湿制品中,如公开在美国专利US-4846815中,题为“具有改进扣紧器件的一次性尿布”,1989年7月11日授给Scripps,该专利结合本文可作参考,这是为了表示尿布的结构和在这样的尿布结构中的机械扣紧组件20的便利使用。
众所周知举例来说,机械扣紧组件比粘接带式扣紧组件更易于少受油和粉粒的污染,并且可易于反重使用。当将机械扣紧组件敷到一个打算在幼儿身上使用的一次性尿布120时,所有这些特点都会带来好处。还有,可重新扣紧的扣紧组件所提供的优点在于在穿用过程中,可检查幼儿以明了是否已经弄脏一次性尿布120。
这里所用术语“吸湿制品”是指吸收和容纳身体的排出物的装置,更确切地说是指各种装置,它们紧贴或接近穿戴者的身体,以吸收和容纳从体内排出的各种排出物。术语“一次性”用在这里介绍一些吸湿制品,它们并不打算被清洗或者另外复原或再作一个吸湿制品重新使用(即它们在一次使用之后就要废弃,并且最好以在环境方面适合的方式被再生,合成或者沉积)。一个“一体性”吸收制品是指分离的各个部件连接在一起形成的吸湿制品以形成一个谐调的整体,使得它们不需要分离的手工部件像分离的存液层和衬里。在图5中表示的本发明的吸湿制品的一个优选实施例,它是一个一体的一次性吸湿制品,尿布120。这里所用的术语“尿布”是指为幼儿和失禁病人一般所穿戴的吸湿制品,围绕穿戴者的下部躯干穿戴。然而应当理解,本发明还适合于其它吸湿制品例如失禁病人的贴身内短裤,失禁病人的内衣、尿布存液层和衬里、妇女保健衣等等。
图5是本发明的尿布120的平面视图,该尿布处于平展的非收缩状态(即产生收缩的弹性部分被抽出),结构的某些部分被切除以便更清楚地表示尿布120的结构,尿布上的面向穿戴者的部分为内表面层154,它面对视者。如图5所示,尿布120最好包含:可渗透液体的顶面层124;与顶面层124相连的不渗透液体的底面层126;位于在顶面层124和底面层126之间的吸湿芯层128;用弹性线制成的侧翼片130;用弹性线制成的腿部护套132;弹性腰部元件134;和一个扣紧组件,该扣紧组件包含根据本发明方法制成的尖头物22的矩阵并普遍放大用136来标示。图5中所示的尿布120具有一个外表面152、与外表面152相对的内表面154,第一腰部区域156、与第一腰部区域156相对的第二腰部区域158,位于第一腰部区域156和第二腰部区域158之间的裆部区域159,以及由尿布120的外部边缘限定的周边160,其中纵向边缘用162标示,端部边缘用164来标示。尿布120的内表面154包含尿布120的那一部分,在使用过程中,该部分靠近穿用者的身体(即内表面154一般至少由顶面层124的一部分和连接到顶面层124的其它部分构成)。外表面层152包含的尿布120的那部分位置与穿用者的身体分离(即外表面152一般至少由底面层126的一部分以及连接到底面层126上的其它部分构成)。
图5表示尿布120的一个最佳实施例,其中顶面层124和底面层126所具有长宽尺寸一般均大于吸湿芯层128的相应尺寸。顶面层124和底面层126延伸到吸湿芯层128的边缘之外,借此形成尿布120的周边160。当顶面层124、底面层126和吸湿芯层128可以按照熟知的外形的变形方案组装在一起时,优选的尿布的构形在美国专利US-3860003作了一般介绍,其名称为“用于一次性尿布的可收缩的侧面部分”,1975年1月14日授给Kenneth B.Buell;以及被接受的美国专利申请,序号为07/715 152,名称为“具有预置弹性弯曲的连接件的动态弹性腰部部分的吸湿制品”由Kenneth B.Buell等人在1991年6月13日申请;其中的每一篇结合本文均可做参考。
吸湿芯层128可以是任何吸湿装置,它一般是可压缩的、舒适的,对穿用者的皮肤无刺激性的,并且能够吸收和保持液体例如尿和其它体内排出物。如图5所示,吸湿芯层128具有近衣面、近体面、侧边和腰部边缘。吸湿芯层128可以以宽范围的尺寸和形状(例如矩形、砂漏形、T形、不对称形等等)的变形方案来制作,并可由各种各样一般用在一次性尿布和其它吸收制品的液体吸收材料来制造,这些材料为例如被粉碎的木屑,它一般被称为气毡(airfelt)。其它适合的吸湿材料的实例包括:绉纹纤维素填料;包含共同生成的(coform)熔喷法聚合物;采用化学方法硬挺整理的,变性的或交联的纤维素纤维;包括薄纱包和薄纱叠层的薄纱;吸收泡沫;吸收海绵;高吸收聚合物;吸收凝胶材料;或者任何等效材料或材料的组合。吸湿芯层的外形和结构也可以是各种各样的(即吸湿芯层可以具有变化的纸厚(caliper)区域,亲水性变化率、高吸收变化率或低平均密度和低平均织物单位重量获得区;或者可以包含一个或多个叠层或结构)。但是吸湿芯层128的总吸收容量应当与尿布120的设计载荷以及预期用途相适应。此外,吸湿芯层128的尺寸和吸收容量可以改变以便适应从幼儿到成年人的穿用者,用作吸湿芯层128的示例性的吸收层结构在如下专利中介绍,其中有:US 4610678题为“高密度的吸收结构”1986年9月9日授给Weisman等人;US 4673402题为“具有双层吸湿芯体的吸湿制品”1987年6月16日授给Weisman等人;US 4888231题为“具有防尘层的吸湿芯体”1989年2月19日授给Angstadt;以及US 4834735题为“具有低密度和低织物单位重量获得区的高密度吸湿部件”1989年5月30日授给Alemany等人。这些专利中的每一个都可结合本文做为参考。尿布120的一个优选实施例具有一个砂漏形,变形的T形的吸湿芯层128,该芯层在第一腰部区域156有耳部102,但是在第二腰部区域158中一般为矩形。这种外形结构使得在第二腰部区域158有更宽的用弹性线做成的侧翼片130。
底面层126位置靠近吸湿芯层128的近衣面并且最好利用附着装置(未表示)例如在现有技术中所熟知的那些连接到芯层上。例如,底面层126可以利用一个均匀连续的粘接剂层,带图案的粘接剂层或者粘接剂的分离的直线,螺旋线或点的矩阵固定到吸湿芯层128上,所发现的满意的粘接剂是由明尼苏达州的H.B.Fuller Compan of St.Paul制造的并以HL-1258的名称市售的。附着装置最好包含一个粘接剂丝的开式图形网,如在如下专利中公开的:US 4573986题为“易于处理废料容器的衣服”1986.3.4授予Minetola等人;更优选的是几行粘接剂丝盘绕成一螺旋形,例如在如下专利中表示的设备和方法所介绍的:US 3911173,1975.10.7授给Sprague,Jr;US 4785996,1978.11.22授给Ziecker等人;US 4842666,1989.6.27授给Werenicz。这些专利中的每一个都可结合本文作为参考。另外,附着方式可以包括热粘接、压力粘接、超声波粘接、运动机械粘接或者其它适当的附着方式或这些附着方式的组合,在现有技术中都是熟知的。
底面层126是不渗透液体的(例如尿)并且最好由薄的塑料膜制造,尽管其它挠性不渗透液体的其它材料也可以采用。此处使用的术语“挠性的”是指某些材料它们是顺从的并且易于适应人体的一般外形轮廓。底面层126防止在吸湿芯层128中吸收和容留的排出物弄湿接触尿布120例如床单和内衣这样的物品,底面层126因此可以包含纺织或非纺材料、聚合物薄膜例如聚丙烯或聚乙烯的热塑性薄膜,或者包含例如用薄膜被复的非纺材料的复合材料。优选的底面层是厚度为大约0.012-0.051毫米(0.5密尔-2.0密尔)的热塑性薄膜。更优选的底面层材料是聚乙烯薄膜。底面层126最好是有印纹的和/或制成无光泽的,以便从外表更像布料。此外,底面层126可以允许蒸汽从吸湿芯层128逸出(即可呼吸的),与此同时仍然防止排出物通过底面层126。
顶面层124位置靠近吸湿芯层128的近体面并且最好连接到其上以及底面层126上,所通过的附着方式(未表示)是例如在现有技术领域所熟知的那些方式。适合的附着方式是关于将底面层126连接到吸湿芯层128上来介绍的。这里所用术语“连接”包含各种结构构成,由此通过将一个元件直接接到另外元件上,而使该元件直接固定到另外的元件上,或者通过将该元件加装到中介元件上,中介元件又依次加装到另外元件上,使得该元件间接地固定到另外元件上的构成方式。在本发明的一个优选实施例中,顶面层124和底面层126在尿布周缘160上彼此直接相连并且通过附着装置(未表示)使它们直接地与吸湿芯层128相连而使它们间接地连在一起。
顶面层124是顺从的,感觉柔软的并对穿用者的皮肤没有刺激。此外,顶面层124可渗透液体,允许液体(例如尿)易于穿过其厚度。一种适合的顶面层可以由范围广泛的材料来制作。例如:蓬松的泡沫材料;格网状泡沫材料、带孔的塑料薄膜;或者天然纤维(例如木质或棉花纤维)的纺织或非纺织物;合成纤维(例如聚酯或聚丙烯纤维),或者是天然与合成纤维的综合物。最好,顶面层124是由疏水性材料制成,以便将穿用者的皮肤与容留在吸湿芯层128中的液体隔离开。有若干制造技术可以用于制作顶面层124。例如顶面层124可以是一种经过纺粘的,梳理的,湿法成网的、熔喷的,液压缠制(hydroentangled)的,以及综合上述加工处理的纤维的非纺织物或类似物。优选的顶面层是利用在现有纺织技术中的熟练人员所熟知的技术进行梳理和热粘合所得到的。一种优选的顶面层包含由恒定长度的聚丙烯纤维构成的织物。例如是由马萨诸塞州Walpole的Veratec,Inc,a Division of International Paper Company所制造的,标号P-8。
尿布120最好还包含由弹性线制成的腿部护口132,以便有助于改进液体和其它身体排出物的容留性能。每个弹性线缝成的腿部护口132可以包含几种不同的实施方式,以便减少在腿部区域处身体排出物的泄露。(腿部护口可以并且有时也称为腿带、侧翼片、阻隔护口或弹性护口)美国专利US 3860003介绍了一种一次性尿布,它具有的可收缩的腿部开口带有一侧翼片以及一个或多个弹性元件以便提供带弹性线制成的腿部护口(衬垫护口)。题为“具有弹性线制成的翼片的一次件吸湿制品”1990.3.20授给Aziz等人的美国专利US4909803介绍了一种具有“直立的”弹性线制成的翼片(阻隔护口)的一次性尿布,改进了腿部区域的容留作用。题为“具有双护口的吸湿制品”1987.9.22授给Lawson的美国专利US 4695278介绍了一种具有包括衬垫护口和阻隔护口的两种护口的一次性尿布。当每一个弹性线制成的腿部护口可以构成与上述的腿带、侧翼片、阻隔护口或弹性护口中的任何一种相类似时,最好,每一个弹性线制成的腿部护口132至少包含一个内部阻隔护口184,该护口184又包含在上述美国专利US 4909803中所介绍的阻隔翼片185和间隔弹性元件186。在图5所示的一个优选实施例中,弹性线制成的腿部护口132另外包括一个带一个或多个弹性线股105的弹性衬垫护口104,其位于阻隔护口184的外侧,如像在上面所引的US-4695278中所介绍的那样。
尿布120最好还包含一个弹性腰部部件134,以便改进适配和容留性能。弹性腰部部件134是尿布120的这样一个部分或区域,即它可弹性伸展或收缩以便动态紧贴穿用者的腰部。弹性腰部部件134从吸湿芯层128的至少一个腰部边缘至少纵向向外伸展并且一般构成尿布120的至少端部边缘164的一部分。尽管尿布可以由一单个弹性腰部部件构成,但是一次性尿布一般构成仍具有两个弹性腰部部件,一个位于在第一腰部区域,一个位于在第二腰部区域。此外,当弹性腰部部件或它的任何组成元件可以包含一个加装到尿布120上的分离元件时,该弹性腰部部件134最好还是作为尿布的另外元件的延伸部分来构成,另外元件例如是底面层126或顶面层124,最好是两者即底面层126和顶面层124。弹性线制成的腰带134可以按照若干不同的构成方式构成。其中一些是在一些美国专利中介绍的,如US 4515595,1985.5.7授给Kievit等人以及上面引用的序号07/715152的美国专利申请;这些参考文件中的每一个都可结合本文作为参考。
在一个优选实施例中,尿布还包含配置在第二腰部区域158的弹性线制成的侧翼130。(此处所使用的术语“配置”是用来意指尿布的一个(一些)元件是在某一特定地方或位置上与尿布的其它元件作为一个整体,或者作为连接到尿布的另外一个元件的分离元件来形成(连接和定位))。弹性线制成的侧翼130带有可弹性伸展的部件,以便更舒适和与体形适配,在初始就使尿布舒适地贴合穿用者。而且当尿布已经承载排出物时,由于弹性线制成的侧翼使尿布的侧面能伸展并收缩,在穿用的整个时间范围内都能很好地持续维持这种贴合状态。弹性线制成的侧翼130还使尿布120具有更有效的应用场合,因为即使在使用过程中尿布使用者把一个弹性线制成的侧翼130拉得比另一个远(不对称地),尿布120将“自调整”。当本发明的尿布120最好在第二腰部区域158配置有弹性线制成的侧翼130时;另一方面,尿布120也可以在第一腰部区域156或者在第一腰部区域156和第二腰部区域158两个区域中配置弹性线制成的侧翼130。当弹性线制成的侧翼130可以按若干构成方式构成时,在尿布的耳部(耳片)配置弹性线制成的侧翼的尿布的实例公开在各专利中,计有US 4857067,题为“具有抽接耳部的一次性尿布”,1989.8.15授给Wood等人;US4381781,1983.5.3授给Sciaraffa;US 4938753 1990.7.3授给Van Gompel等人;以及在前引用的序号为07/715 152的美国专利申请;它们中的每一个均可结合本文作为参考。优选的弹性线制成的侧翼包含在此前引用的序号07/715152的美国专利申请中介绍的零应力的拉伸叠层。
尿布120还带有用于构成腰围的扣紧组件136。扣紧组件136将第一腰部区域156和第二腰部区域158维持处于重叠状态,以使尿布维持在穿用者身上。扣紧组件136至少包含一个根据本发明方法制备的尖头物22的矩阵,它可以和一种互补的接受面层例如一个环状扣紧材料或者一种非纺材料例如像构成顶面层124的材料相啮合。当扣紧组件136可以用若干构成方式构成时,具有机械扣紧组件的尿布的实例公开在各专利中,计有US 4869724题为“用于一次性吸湿制品的带有粘接带配置器具的机械扣紧组件”1989.9.26授给Scripps;US4846815,题为“具有改进的扣紧器件的一次性尿布”1989.7.11授给Scripps;以及US 4894060,题为“具有改进的勾形扣紧部分的一次性尿布”,1990.1.16授给Nestegard。具有粘接/机械闭合元件综合体的扣紧组件公开在美国专利US 4946527中,题为“压敏粘接扣紧器及其制作方法”,1990.8.7授给Battrell。上述专利中的每一个结合本文都可作参考。一种优选的扣紧组件构成方案是两点式扣紧组件,它被介绍在序号07/714476的美国专利申请中,题为“带有可动态弹性贴合腰部的扣紧组件的吸湿制品”1991.6.13以Weil等人的名义申请,该专利申请结合本文可做参考。
在图5和图6中所示的,优选的两点式扣紧组件或双张力扣紧组件136包含一个基本的扣紧组件138,用于实现侧向封闭以及腰部封闭组件140,从而实现腰部封闭。基本扣紧组件138使第一腰部区域156和第二腰部区域158维持在重叠状态,这样在围绕尿布的圆周维持横向张力以便使尿布维持在穿用者身上。腰部封闭组件140构成一个腰部封闭,它动态地维持/生产贯穿弹性线制成的腰带134的横向张力,以便通过减少弹性线制成的腰带134的间隙、松垂和倾翻来改善尿布120的贴合和容留特性。
如图5所示,基本扣紧组件138包含:一个邻近第二腰部区域158中的每一个纵向边缘162配置的固定元件142;以及至少一个配置在第一腰部区域156中的承接(landing)元件144,以便形成外表面152的一部分。每一个固定元件142最好包含一个带舌192和第一扣紧件112。承接(landing)元件144最好包含一个互补的第二扣紧件114,它能与固定元件142的第一扣紧件112相啮合。一个例证性的基本扣紧组件,其中的第一和第二扣紧件每一个都包含机械封闭元件,该封闭元件包含勾形和环形扣紧材料,其公开在美国专利US 4869724中,题为“用于一次性吸湿制品的,具有粘接带配置器具的机械扣紧组件”1989.9.26授给Scripps。采用机械封闭元件的基本扣紧组件还公开在如下专利中,计有US 4846815题为“具有改进的扣紧器件的一次性尿布”1989.7.11授给Scripps;Us 4894060,题为“具有改进勾形扣紧部分的一次性尿布”,1990.1.16授给Nestegard。具有组合的粘接/机械封闭元件的基本扣紧组件公开在美国专利US 4946527题为“压敏粘接扣紧器及其制造方法”1990.8.7授给Battrell。这些专利中的每一个结合本文均可做为参考。在如图5所示的本发明的一个最佳实施例中,基本扣紧组件138包含一个粘接带舌扣紧组件,该组件又包含一个具有粘接附着层196的带舌192,组件138还包含一个具有连接到底面层126上的加强条116的承接(landing)元件144。这种粘接带舌扣紧组件的实例公开在美国专利US 3848594中,题为“用于一次性尿布的带式扣紧组件”1974.11.19授给Buell;以及粘接带舌、加强条和标记器件公开在美国专利US-Bi4662875中,题为“吸湿制品”1987.5.5授给Hirotsu和Robertson。这些专利中的每一个结合本文可做参考。
当固定元件142的第一扣紧件112包含粘接附着层196时,承接(landing)元件144的第二扣紧件144最好包含加强条116和/或底面层126。当固定元件142的第一扣紧件112包含机械封闭元件时,第二扣紧件114也包含机械封闭元件。因此,当第一扣紧件112包含一种勾形扣紧材料例如为本发明的扣紧材料时,第二扣紧件114最好包含一种环形扣紧材料。
在如图5所示的本发明的一个优选实施例中,承接(landing)元件144最好包含一个加强条116,该条可释开地与带舌192的粘接附着层196啮合。加强条116可以使用许多结构外形和固定到尿布120的底面层126的材料。加强条116最好是一种固定到底面层126上的分离元件,以形成尿布120的外表面层152的一部分。一种优选的加强条116包含一层双轴取向的聚丙烯薄膜。
双张力扣紧组件136另外包含一个腰部封闭组件140,以便在邻近尿布120的端部边缘164处形成腰围。该腰围固接到端部边缘164的跨度的一部分上。此外,当尿布120包含一个弹性线制成的腰带134时,该腰围动态地产生/维持贯穿弹性线制成的腰带134的横向张力。
腰围固接到尿布120的端部边缘164跨度的一部分上,最好是弹性线制成的腰带134的可延伸的跨度的部分。(即腰部封闭组件140的第一和第二附着件起作用,以固定弹性线制成的侧翼130与弹性线制成的腰带134的位置相对关系)术语“固定”用在这里是指该附着件提供一种可调的定位扣紧件,实现一种具有足够耐剪切的封闭围合,使得在围合一旦实现,在附着件之间只有少量或没有剪切滑移或运动。弹性线制成的腰带134与弹性线制成的侧翼130之间的位置关系(即在第一附着件146的固接区之间的几何上的相互关系)确定了邻近尿布120端部边缘164处的一个限定的腰部周边尺寸。该尺寸是与由基本扣紧组件138所形成的侧围所确定的周边尺寸不同的(轴向分开)。
该腰围也产生/维持贯穿弹性线制成的腰带134的横向张力。该腰围在弹性线制成的腰带134内部提供某些初始预应张力(横向张力)部分,当初始贴合时,使得弹性线制成的腰带134舒适地贴合穿用者的腰部。在使用过程中,弹性线制成的腰带134通过腰围维持在其内部产生预应张力的某些部分。由弹性线制成的腰带维持在其内部产生的预张力的某些部分,弹性线制成的腰带随穿用者的运动能够重复地弹性延伸或收缩,以便在使用过程中使尿布舒适地维持贴合穿用者的腰部。
如图5所示,腰部封闭组件140至少包含一个,优选一对的第一附着件146(一些)和至少一个第二附着件148。如图5所示,第一附着件146(一些)沿纵向与弹性线制成的腰带134相对准,使得在使用过程中,由腰部封闭组件140动态产生/维持的横向张力延伸贯穿在弹性线制成的腰带134中。此外,腰部封闭组件140的附着件在纵向上与基本扣紧组件138的固定元件142和承接(landing)元件144相隔开,以便为尿布提供一个明确限定的腰部周边尺寸和两个明确的横向张力(一些)区。由基本扣紧组件138产生张力的区域将该衣物固定在穿用者身上,同时在穿用时由于腰部封闭组件140动态地产生/维持的张力的区域动态地维持上部的腰围。
腰部封闭组件140的附着件最好包含本发明的尖头物22的矩阵。在图5和图6中表示一个优选实施例中,第一附着件146包含一个尖头物22的矩阵,第二附着件148包含一种具有纤维元件的环形扣紧材料。尖头物22的矩阵预定与环形扣紧材料的纤维元件机械啮合。以便实现一个牢靠的封闭围合。环形扣紧材料提供许多纤维元件,其与尖头物22的啮合部相啮合。环形扣紧材料可以由范围广泛的材料制作,以便提供纤维性元件,最好是环形。这种适合的材料包括:尼龙、聚酯、聚丙烯、这些材料的各种组合,以及在本领域所熟知的其它材料。一种适当的环形扣紧材料包含若干从衬底伸出的纤维环线,例如市售的标为“Scotchmate”商标的尼龙纺织环线No.SJ3401材料,可由明尼苏达州的St.Paul的Minnesota Mining and Manufacturing Compapy购得。另外一种市售的环形扣紧材料包含经编织品,它具有许多从尼龙衬底伸出的尼龙丝环。例如市售的标志“Guilford No.16110”的材料,可由北卡罗来纳州的Guilford Millsof Greensboro购得。一种例证的低廉的环形扣紧材料以及制作这种环形扣紧材料的方法介绍在欧洲专利申请0289198;Procter &Gamble公司,1988.11.2公布,该申请结合本文可供参考。一种适合的环形扣紧材料也可以是纺织或非纺的织品或者任何其它类型的纤维材料或环线材料,它们在本领域中都是熟知的,适于用作环形扣紧材料的非纺材料的实例此处是关于用作尿布120的顶面层124的材料来讨论的。在一个优选实施例中,环形扣紧材料是由顶面层124的非纺的材料形成的。
尿布120另外包括一个定位补丁片150,其位置邻近第一附着件146。定位补丁片150沿Z方向(厚度)抬高第一附着件146,使得第一附着件146与第二附着件148接触得更好,并使得腰部封闭组件更易于封闭围合(利用较小的力)。定位补丁片150还提供一个增加了挠曲刚性的区域,它降低了挠性耳片188的趋势以便翻折到第一附着件146(一些)上,借此,在尿布使用过程中牢固锁住尖头物22。因此,定位补丁片150可以包括任何在Z方向升高第一附着件146的元件。如图5所示,定位补丁片150每一个都包含一个位置靠近第一附着件146的矩形片状材料。尽管定位补丁片150可以直接定位靠近第一附着件146,最好定位补丁片150还是位于顶面层124和底面层126之间,如图6所示。为了提供一个挠曲刚性的围绕穿用者腰部的周边,定位补丁片的横向边缘可以邻接到或者轻微与弹性腰带元件176的侧边175相重叠。定位补丁片150最好为38毫米宽、32毫米长的弹性泡沫片。在制造尿布的过程中,更优选的是,定位补丁片150是由与弹性侧面元件190相同的材料形成,一块尿布的弹性侧面元件190和相邻的尿布的定位补丁片150是由一材料的相同部分构成的,该材料在尿布完成后然后剪下。因此,定位补丁片150从尿布120的端部边缘164向内朝着尿布120的中心延伸。
尿布120最好这样提供给穿用者,它通过将一个腰部区域,优选的是将第二腰部区域158定位在穿用者背部之下并在穿用者的腿之间拉住尿布的余部,以便其它腰部区域最好是第一腰部区域156定位横越穿用者的前部。扣紧组件的带舌然后从释开部分释开。然后把弹性线制成一侧翼围绕在穿用者身上。另一方面依然抓住舌部。在该操作过程中弹性线制成的侧翼将正常延伸并产生张力作用,以便适合穿用者的尺寸和形状。扣紧组件被固定到尿布的外表面以便实现侧面封闭围合。
对本发明的特定实施例已经作了介绍说明,对本领域熟练人员来说很明显,不脱离本发明的构思和保护范围可以做出其它各种变化和改进。因此在所提出的权利要求中试图复盖所有这些在本发明保护范围内部的变化和改进。

Claims (27)

1、一种用于制造一个或多个用作机械扣紧组件一个组成部分的尖头物的方法,该方法包括的步骤是:
提供一个浇注元件,该元件至少具有一个直径大约0.008-0.040英寸的孔;
提供一种熔融的热敏材料,所述热敏材料在操作温度下具有的储能模量小于大约5000达因/平方厘米,在比所述操作温度低不过40℃的温度下,储能模量至少大约为1×106达因/平方厘米。
提供一个衬底;
迫使所述的熔融的热敏材料通过所述孔;
从所述孔将间断数量的所述熔融热敏材料浇注到所述衬底上;
沿某一方向拉伸所述间断数量的所述熔融热敏材料的一部分,以便形成一个尖头物,该方向具有的一个矢量分量平行于衬底的平面;以及
固化所述尖头物的所述熔融热敏材料,所述尖头物具有底部、身部和啮合部,所述啮合部形成的夹角至少180°。
2、如权利要求1所述的方法,其中所述提供一种热敏材料的步骤包括提供一种热敏材料,其操作温度小于大约177℃。
3、如权利要求1所述的方法,其中所述提供一种热敏材料的步骤包括提供一种热敏材料,其操作温度大于大约213℃。
4、如权利要求1所述的方法,其中所述提供一个浇注元件的步骤包括提供一个浇注元件,该元件至少具有一个直径大约为0.012-0.020英寸的孔。
5、如权利要求1所述的方法,其中所述提供一种热敏材料的步骤包括提供一种热敏材料,其操作温度大于大约40℃。
6、如权利要求1所述的方法,其中所述的提供一种热敏材料的步骤包括提供一种热敏材料,该材料在此所述操作温度低不过30℃的温度下所具有储能模量至少大约1×106达因/平方厘米。
7、如权利要求1所述的方法,其中所述提供一种热敏材料的步骤包括提供一种热敏材料,该材料在比所述操作温度低不过25℃的温度下具有的储能模量至少大约为1×106达因/平方厘米。
8、如权利要求1所述的方法,其中所述提供一种热敏材料的步骤包括提供一种热敏材料,该材料在所述操作温度下具有的储能模量小于大约4000达因/平方厘米。
9、如权利要求1所述的方法,其中所述提供一种热敏材料的步骤包括提供一种热敏材料,该材料在比所述操作温度低不过40℃的温度下具有的储量模量至少大约为5×106达因/平方厘米。
10、如权利要求1所述的方法,其中所述提供一种热敏材料的步骤包括提供一种热敏材料,该材料在比所述操作温度低不过40℃的温度下具有的储能模量至少大约1×107达因/平方厘米。
11、如权利要求1所述的方法,另外包括的步骤是沿第一方向传输所述衬底。
12、如权利要求1所述的方法,其中所述的浇注元件包含一个印花筛网。
13、如权利要求12所述的方法,其中所述的浇注元件包含一印制圆柱体。
14、如权利要求13所述的方法,其中的将间断数量的所述熔融热敏材料从所述的孔浇注到所述衬底上的步骤是通过旋转所述的印制圆柱体,以便使强迫通过所述孔的所述熔融热敏材料接触所述衬底来实现的。
15、如权利要求14所述的方法,其中的拉伸所述间断数量的所述熔融热敏材料的一部分的步骤是由于在所述衬底和所述孔之间的相对移动形成的。
16、如权利要求1所述的方法,其中固化所述尖头物的步骤包括对所述熔融热敏材料进行不同的冷却。
17、一种连接到衬底上的自由成形的尖头物,所述尖头物是由热敏材料浇注到所述衬底上形成的,所述热敏材料在操作温度下的储能模量小于大约5000达因/平方厘米,在比所述操作温度低不过40℃的温度下的储能模量至少大约1×106达因/平方厘米,所述尖头物包含一个底部,底部包含所尖头物附着到所述衬底的平面,以便所述尖头物在所述底部连接到所述衬底上;一个身部它具有近端和远端,所述近端与所述底部邻接,所述身部从所述底部和所述衬底纵向向外伸出;以及一个啮合部,它用于在所述啮合部和一接受面层之间产生机械相互阻碍作用,所述啮合部连接到所述身部的所述远端,以便所述啮合部径向向外横向伸出到所述身部的周边之外并远离所述衬底,所述啮合部形成的夹角约为180°或其以上。
18、如权利要求17所述的自由成形的尖头物,其中所述的热敏材料其操作温度小于大约177℃。
19、如权利要求17所述的自由成形的尖头物,其中所述的热敏材料其操作温度大于大约213℃。
20、如权利要求17所述的自由成形的尖头物,其中所述的热敏材料在所述操作温度下的储能模量小于大约4000达因/平方厘米。
21、如权利要求17所述的自由成形的尖头物,其中所述的热敏材料在比所述操作温度低不过40℃的温度下具有的储能模量至少大约为5×106达因/平方厘米。
22、如权利要求17所述的自由成形的尖头物,其中所述的热敏材料在比所述操作温度低不过40℃的温度下具有的储能模量至少大约为1×107达因/平方厘米。
23、一种用于附着到一互补的接受面层的扣紧组件,所述扣紧组件包含:
一个衬底;以及
多个连接到所述衬底上的尖头物,每一个所述尖头物包括一个底部,该底部包括一个使所述尖头物附着到所述衬底上的平面,以便使所述尖头物在所述底部连接到所述衬底;一个具有近端和远端的身部,所述近端与所述底部邻接,所述身部从所述底部和所述衬底纵向向外伸出;以及一个用于将扣紧组件固定到一互补的接受面层上的啮合部,以便在所述啮合部和接受面层之间产生机械互相阻碍作用,所述啮合部连接到所述身部的所述远端,使得所述啮合部横向从径向外伸出到所述身部的周边以外并远离所述衬底,所述啮合部形成的夹角大约180°或其以上;
每一个所述尖头物都是由浇注在所述衬底上的熔融热敏材料形成的,所述熔融热敏材料在操作温度下的储能模量小于大约5000达因/平方厘米,在比所述操作温度低不过40℃的温度下的储能模量至少大约1×106达因/平方厘米。
24、如权利要求23所述的扣紧组件,其中所述的热敏材料的操作温度小于大约177℃。
25、如权利要求23所述的扣紧组件,其中所述的热敏材料的操作温度大于大约213℃。
26、一种吸湿制品,包括
一本体部分,包括顶面层、底面层和位于所述顶面层和所述底面层之间的吸芯层;以及
一个连接到所述本体部分的扣紧组件,所述扣紧组件包括一个衬底和根据权利要求1的方法制备的,与所述衬底相连的一个或多个自由成形的尖头物的矩阵。
27、如权利要求26所述的吸湿制品,其中所述的扣紧组件连接到所述本体部分的所述底面层上。
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