CN110740717B - 层压纤维网和具有层压纤维网的吸收制品 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种层压纤维网，所述层压纤维网包括聚合物膜层(21)、非织造层(20)、第一侧面(3)、与所述第一侧面(3)相对的第二侧面(5)以及从所述聚合物膜延伸的多个第一元件(4)，所述聚合物膜层包括聚合物膜，所述非织造层包括非织造纤维网，所述第一侧面包括所述聚合物膜，所述第二侧面(5)包括所述非织造纤维网。所述纤维网可包括多个第二元件(7)，诸如凹槽(7R)、突起部(7P)、孔、压花以及它们的组合。所述凹槽(7R)可在所述层压纤维网的所述第二侧面(5)下方延伸，使得所述凹槽(7R)中的每一者的底部区域(10)在所述层压纤维网的所述第二侧面(5)下方。所述凹槽(7R)中的每一者可包括底部区域(10)和至少一个第一元件(4)，其中所述第一元件(4)具有开口近侧端部。所述突起部(7P)在两个邻近的第一元件(4)之间不具有材料断裂。所述纤维网可具有一个或多于一个第一元件(4)，所述第一元件的开口远侧端部比位于所述两个邻近的第二元件(7)之间的着陆区中的第一元件(4)的最大开口远侧端部大至少1.5倍。当根据所述纤维‑至‑纤维距离测量法测量时，所述纤维网可包括在z方向上两条邻近纤维(18)之间约55μm以上的中值距离。

Description

层压纤维网和具有层压纤维网的吸收制品
技术领域
本发明涉及包括具有微观质构的聚合物膜和非织造材料的层压纤维网，以及包括该层压纤维网的吸收制品。
背景技术
纤维网(诸如膜和纤维质纤维网)的层压体是本领域已知的。例如，非织造纤维网常常与聚合物膜层压在一起使得它们适于用作一次性产品中的材料诸如一次性吸收制品上的顶片。层压体可被构造成使得当用于吸收制品中时，层压体的面向皮肤侧为聚合物膜。层压体也可在吸收制品中被构造成使得聚合物膜被取向为面向衣服侧。期望聚合物膜具有微观质构的，优选开孔的三维表面，其可为层压纤维网的表面提供期望的触感(例如柔软的、丝般的)、视觉印象和/或听觉印象，以及一种或多种期望的特性，诸如改善的流体处理。
表现出期望触感的纤维网可通过技术(诸如真空成形工艺和压花工艺)在纤维网中形成微观质构(诸如突起部和凹槽)来制备。
具有微观质构膜的层压纤维网用于多种工业产品和消费产品中。已知此类层压纤维网可用于一次性吸收制品(诸如一次性尿布)和女性卫生制品(诸如卫生巾)等中。此类制品通常具有流体可透过的顶片、流体不可透过的可透气底片，以及任选地设置在顶片和底片之间的吸收芯。可制备具有微观质构膜层和非织造层的层压纤维网，以形成流体可透过的顶片，该顶片将流体从卫生巾的面向身体的表面朝向吸收芯更深入地传送到卫生巾或尿布中。
包括微观质构聚合物膜层的层压纤维网可经进一步变形以具有改善流体传送的二维或三维宏观结构，诸如用于改善流体排出的孔。
一种旨在提高具有膜层和非织造纤维网的层压体中流体排出能力的方法是暴露出从非织造纤维网延伸的纤维。美国专利8,273,943公开了一种具有复合片的吸收制品，该复合片包括在其中形成有多个孔的膜片、层压在膜片的一侧上的纤维块体，其中纤维块体具有突出部分，其中纤维块体的一部分穿过所述多个孔朝向膜片的另一侧突出。WO2010/117636公开了一种具有非织造纤维网和微观质构聚合物膜的层压纤维网，其中该层压纤维网具有第一侧面，该第一侧面包括具有顶盖和簇的聚合物膜，簇包括从非织造纤维网延伸的纤维。顶盖中的每一者为聚合物膜的整体延伸部并且具有至少一个开口，该开口包括聚合物膜中的破裂位置，簇在该位置上方延伸。从非织造纤维网延伸的暴露纤维采集并保持一些可能存在于纤维之间的小毛细管中的流体，该流体在视觉上可能被产品的使用者感知为不期望的污渍。
然而，即使在形成用于改善微观质构纤维网中的流体传送的宏观孔的情况下，流体排出仍然存在挑战，尤其当聚合物膜层具有显微突起部时，因为流体倾向于被截留在显微突起部之间的凹部中。
尤其当微观质构为离散的延伸元件(如突起部)的形式时，在微观质构纤维网用作吸收制品的顶片的情况下，流体倾向于被截留在离散的延伸元件之间的凹部中。所截留的流体可被产品的使用者在视觉上感知到，并且使用者可能将污渍的生成误解为是指示产品的效用已用尽，甚至当这种判断实际上过早时也是如此。
同时，在微观质构层压体上后形成宏观结构可能对层压体表面上的微观质构(诸如，显微突起部)有害，当压花位点被压印在层压体的零平面处并且变平时，这可损害表面光滑度或不利地影响流体传送。
同时，美国专利5,643,240公开了一种用于吸收制品的身体侧衬里，其包括孔膜层和分离层，孔膜层和分离层包括适合用作覆盖材料的膨松纤维质非织造材料，该材料提供改善的流体渗透速率，并且通过减少回流到吸收制品表面来减轻再润湿。US 7,695,799公开了一种可用作吸收制品的顶片的穿孔层压体，其包括第一层和第二层以及延伸穿过至少第一层的穿孔孔，其中第一层为具有约0.2dpf至约15dpf的长丝的非织造层，或具有约15gsm至约50gsm基重的成形膜，并且第二层包括具有介于约3μm和约50μm之间的中值湿孔径的纤维质非织造吸收结构。
因此，需要一种提供增强的流体排出和柔软性的层压纤维网。
因此，也需要一种提供改善的污渍掩蔽的层压纤维网。
发明内容
本文公开了一种层压纤维网，其包括聚合物膜层、非织造层、包括聚合物膜的第一侧面和包括非织造层的第二侧面。该层压纤维网包括a)从聚合物膜延伸的多个第一元件，b)多个第二元件，其为从该层压纤维网的第一侧面延伸的突起部，以及c)包括至少一个第一元件并且围绕大多数突起部的着陆区。突起部中的每一者在层压纤维网的第一侧面的同一平面中均具有突起部基部，并且大多数突起部至少在突起部基部处在两个邻近的第一元件之间不具有材料断裂，诸如聚合物膜的破裂和撕裂。
此外，本文还公开了一种层压纤维网，其包括微观质构聚合物膜层、非织造层、包括聚合物膜的第一侧面和包括非织造层的第二侧面。该层压纤维网包括a)从聚合物膜延伸的多个第一元件，b)多个第二元件，其为从层压纤维网的第一侧面向下延伸的凹槽，以及c)包括至少一个第一元件的着陆区。凹槽可在层压纤维网的第二侧面下方延伸，使得凹槽中的每一者的底部区域在层压纤维网的第二侧面下方。
此外，本文还公开了一种层压纤维网，其包括聚合物膜层、非织造层、包括聚合物膜的第一侧面和包括非织造层的第二侧面。该层压纤维网包括a)从聚合物膜延伸的多个第一元件，b)多个第二元件，第二元件中的每一者均包括至少一个第一元件，以及c)包括至少一个第一元件并且围绕至少一些第二元件的着陆区，其中至少两个邻近的第二元件分别具有一个或多于一个第一元件，该第一元件的开口远侧端部比位于两个邻近的第二元件之间的着陆区中的第一元件的最大开口远侧端部大至少1.5倍。
此外，本文还公开了一种层压纤维网，其包括聚合物膜层和非织造层、第一侧面和第二侧面，其中聚合物膜层包括聚合物膜，非织造层包括非织造纤维网，第一侧面包括聚合物膜并且第二侧面包括非织造纤维网，其中该层压纤维网还包括多个第一元件，并且其中非织造纤维网包括在z方向上两条邻近纤维之间约55μm以上的中值距离。
此外，本文还公开了一种吸收制品，该吸收制品包括顶片、液体不可透过的底片和任选地设置在顶片和底片之间的吸收芯，其中顶片包括本发明的层压纤维网。
本文还公开了一种用于制备本发明的层压纤维网的方法，该方法包括以下步骤：形成包括聚合物膜层(该聚合物膜层包括膜)和非织造层的前体层压纤维网；形成多个第一元件，该元件通过真空成形工艺在z方向上从膜层的第一表面延伸；形成多个第二元件；以及将第二元件热定形。
附图说明
图1为适用于本发明的层压纤维网的示意性剖视图。
图2A为根据本发明的具有突起部的层压纤维网的示意透视图。
图2B为图2A的部分2A-2A的放大剖视图。
图3为图2A所示具有突起部的层压纤维网的放大部分的平面图。
图4A为根据本发明的具有凹槽的层压纤维网的示意透视图。
图4B为图4A的部分4B-4B的放大剖视图。
图5为用于形成本发明的层压纤维网的方法的示意图。
图6A为用于形成本发明的另一层压纤维网的方法的示意图。
图6B为用于形成本发明的另一层压纤维网的方法的示意图。
图7为形成本发明的层压纤维网的第二元件成形单元的一部分的剖视图。
图8为用于制备本发明的层压纤维网的一个实施方案的第二元件成形单元的示例性齿的示意图。
图9为用于形成本发明的层压纤维网的另一个实施方案的第二元件成形单元的另一示例性齿的示意图。
图10为用于制备本发明的层压纤维网的第二元件成形单元中的齿的构型的示意图。
图11A为用于制备本发明的层压纤维网的一个实施方案的第二元件成形单元的一部分的相互啮合接合的视图。
图11B为图11A中的第二元件成形单元的第一构件的一部分的视图。
图11C为图11A中的第二元件成形单元的第二构件的一部分的视图。
图12为形成本发明的另一个实施方案的层压纤维网的第二元件成形单元的一部分的相互啮合接合的视图。
图13A为根据本发明的具有突起部的层压纤维网的膜侧扫描电子显微镜图像的平面图。
图13B为图13A的层压纤维网的非织造侧扫描电子显微镜图像的平面图。
图14A为根据本发明的具有突起部的层压纤维网的膜侧扫描电子显微镜图像的平面图。
图14B-14D为图14A的层压纤维网的更高幅值扫描电子显微镜图像的平面图。
图15A为根据本发明的具有凹槽的层压纤维网的非织造侧扫描电子显微镜图像的平面图。
图15B为图15A的层压纤维网的膜侧扫描电子显微镜图像的平面图。
图16为图15A的层压纤维网的凹槽的宽度方向上的横截面的微观图像的平面图。
图17A为根据本发明的具有凹槽的层压纤维网的非织造侧扫描电子显微镜图像的平面图。
图17B-17D为图17A的层压纤维网的更高幅值扫描电子显微镜图像的平面图。
图18A为可商购获得的卫生巾的层压顶片的膜侧光学显微镜图像的平面图。
图18B为图18A的纤维网的横截面的微观图像的平面图。
图19为根据本发明的另一个实施方案的层压纤维网的膜侧的微观图像。
图20为层压纤维网的膜层的微观图像。
图21A为用于采集时间测量结果的透湿板(strikethrough plate)的透视图。
图21B为图21A的透湿板(strikethrough plate)的平面图。
图21C为图21B的透湿板的21C-21C方向横截面的平面图。
图21D为图21B的透湿板的一部分的平面图。
图21E为图21B的透湿板的21E-21E方向横截面的平面图。
图22为根据污渍感知测量的卫生巾的平面图微观图像。
图23为根据污渍感知测量的另一条卫生巾的平面图微观图像。
图24为根据污渍感知测量的另一条卫生巾的平面图微观图像。
图25为根据污渍感知测量的另一条卫生巾的平面图微观图像。
图26为根据污渍感知测量的另一条卫生巾的平面图微观图像。
图27为根据污渍感知测量的另一条卫生巾的平面图微观图像。
图28为根据污渍感知测量的另一条卫生巾的平面图微观图像。
图29为根据污渍感知测量的另一条卫生巾的平面图微观图像。
图30为根据污渍感知测量的另一条卫生巾的平面图微观图像。
图31为根据污渍感知测量的可商购获得的卫生巾的平面图微观图像。
图32为根据污渍感知测量的另一条卫生巾的平面图微观图像。
图33为根据污渍感知测量的另一条卫生巾的平面图微观图像。
具体实施方式
术语“吸收制品”包括一次性制品，诸如卫生巾、卫生护垫、棉塞、阴唇间装置、伤口敷料、尿布、成人失禁制品、擦拭物等。此类吸收制品中的至少一些旨在用于吸收体液，诸如经液或血液、阴道分泌物、尿液、和粪便。擦拭物可用来吸收体液，或可用于其它目的，诸如用于对表面进行清洁。上述各种吸收制品通常将包括液体可渗透的顶片、接合到顶片的液体不可渗透的底片、以及位于顶片和底片之间的吸收芯。
如本文所用，术语“吸收芯”是指主要负责储存液体的吸收制品的组件。因此，吸收芯典型地不包括吸收制品的顶片或底片。
如本文所用，结合结构或区域，术语“邻近”是指靠近或接近，并且意味着在结构或区域之间不存在任何相同类型的结构或区域。
如本文所用，术语“孔”是指洞。孔可清晰地冲穿纤维网使得孔周围的材料在孔形成之前位于与纤维网相同的平面中(“二维”孔)，或形成洞，其中该开口周围的材料中的至少一些被推出纤维网的平面外。在后一种情况下，孔可显得像其中具有孔的突起部或凹陷部，并且在本文中可称作“三维”孔，其为孔的子集。
如本文所用，术语吸收制品的“组件”是指吸收制品的各个组分，诸如顶片、采集层、液体处理层、吸收芯或吸收芯的层、底片、和阻隔物诸如阻隔层和阻隔箍。
如本文所用，术语“横向”或“CD”是指在纤维网的平面中垂直于纵向的路径。
如本文所用，术语“可变形”材料为能够响应于所施加的应力或应变而改变其形状或密度的材料。
如本文所用，术语“离散的”表示不同的或未连接的。当相对于成形构件上的成形元件(诸如辊、板和带)使用术语“离散的”时，其是指成形元件的远侧(或径向最外)端部在所有方向上(包括在纵向和横向上)均为不同的或不连接的(即使成形元件的基部可被成形为例如辊的相同的表面)。
如本文所用，术语“成形元件”是指成形构件诸如辊、板和带的表面上的能够使纤维网变形的任何元件。
应当理解，本文所用的术语“层”并不一定限于单个层或材料片。因此，层可包括必备类型材料的若干片或纤维网的层压体或组合。因此，术语“层”包括术语“多层”和“分层”。
如本文所用，术语“纵向”或“MD”是指材料诸如纤维网随着整个制造过程前进的路径。
如本文所用，术语“宏观”或“宏观的”是指当观察者的眼睛和纤维网之间的垂直距离为约12英寸(30cm)时，可被具有20/20视力的人容易可见和明显可辨别的结构特征或元件。相反，术语“微观”或“微观的”是指在此类条件下不容易可见和明显可辨别的此类特征。
如本文所用，术语“机械变形”是指其中在材料上施加机械力以在纤维网上形成二维或三维结构的方法。
如本文所用，术语“围绕”或“周围”是指被其他区域和/或孔完全且连续地围绕，以及不连续地围绕两种情况。
层压纤维网
参见图1，本发明的层压纤维网1(下文中简单地称为纤维网1)包括非织造层20，该非织造层包括非织造纤维网和聚合物膜层21，其中该聚合物膜层包括聚合物膜。非织造层20具有第一表面12和第二表面14，并且膜层21具有第一表面13和第二表面15。纤维网1具有如纤维网制造领域通常所知的纵向(MD)和横向(CD)。层在本文中也称为大致平面的二维纤维网。非织造层20和膜层21(以及任何附加层)可通过粘合剂、热粘结、超声粘结等来接合。纤维质非织造纤维网和膜可通过下列方式来接合：在膜被挤出且仍然处于熔融状态的同时将非织造纤维网施加到挤出膜上，以及将来自非织造纤维网的至少一些纤维粘附到熔融膜上。如下文所公开的，纤维网1的组成层可通过由于形成第二元件诸如突起部、凹槽、压花以及它们的任何组合所产生的联锁机械接合来接合。
纤维网1具有第一侧面3和第二侧面5。术语“侧面”以大致平面的二维纤维网(诸如当处于大致平放状态时具有两个侧面的纸和膜)的常见用法使用。在具有元件的网1中，平坦着陆区中的两个表面可分别被视为第一侧面和第二侧面，也就是说，膜层侧的着陆区中的表面为第一侧面，并且非织造层侧的着陆区中的表面为第二侧面。
本发明的层压纤维网中的非织造层和膜层可具有一定不透明度，并且第二元件可为不透明的，这对于掩蔽所吸收流体的颜色来说是优选的。为了提供适当的不透明度水平，非织造层可包含按非织造层的重量计不小于1％的增白剂诸如TiO2。膜层可包含按膜层的重量计不小于5％的增白剂诸如TiO2。在一个实施方案中，膜层包含的增白剂含量比非织造层包含的增白剂含量高。
非织造层
本发明的层压纤维网包括非织造层，该非织造层包括非织造纤维网。
如本文所用，术语“非织造纤维网”是指具有夹层的单根纤维或纺线结构但不呈如织造或针织织物中的重复图案的纤维网，所述织造或针织织物通常不具有无规取向的纤维。非织造纤维网或织物已通过多种方法形成，例如熔喷法、纺粘法、水缠绕法、气流成网和粘合粗梳纤维网法，包括粗梳热结合和热风粘合。非织造织物的基重通常用克/平方米(gsm)表示。层压纤维网的基重是组成层和任何其它添加部件的组合基重。纤维直径通常表示为微米(μm)；纤维尺寸也可用旦尼尔表示，其为每纤维长度的重量的单位。取决于根据本发明的层压纤维网的最终用途，适用于本发明的层压纤维网的基重范围可为10gsm至500gsm。
非织造纤维网的组成纤维可由聚合物(诸如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、以及它们的共混物)构成。纤维可包含纤维素、人造丝、棉、或其它天然材料或聚合物与天然材料的共混物。纤维也可包含超吸收材料，诸如聚丙烯酸酯或合适材料的任何组合。纤维可以是单组分、双组分、和/或双成分、非圆形的(例如，突起的管道纤维)，并且可具有的主横截面尺寸(例如，圆纤维的直径)在0.1-500μm的范围内。非织造前体纤维网的组成纤维也可为不同的纤维类型的混合物，这些不同纤维类型在诸如化学(例如聚乙烯和聚丙烯)、组分(单-和双-)、旦尼尔(微旦尼尔和>20旦尼尔)、形状(即突起的和圆形)等特征方面不同。组分纤维的范围可为约0.1旦尼尔至约400旦尼尔。
如本文所用，术语“聚合物”一般包括但不限于均聚物、共聚物，诸如例如嵌段、接枝、无规和间规共聚物、三元共聚物等，以及它们的共混物和修饰物。此外，除非另外具体地限制，否则术语“聚合物”包括材料的所有可能的几何构型。所述构型包括但不限于全同立构、无规立构、间同立构和无规对称。
如本文所用，术语“单组分”纤维是指仅使用一种聚合物由一个或多个挤出机形成的纤维。这不旨在排除由一种聚合物形成的纤维，为了着色、抗静电特性、润滑、亲水性等原因，向该聚合物中加入了少量的添加剂。这些添加剂例如用于着色的二氧化钛一般以小于约5重量％，并且更典型地约2重量％的量存在。
如本文所用，术语“双组分纤维”是指由至少两种不同的聚合物从各自的挤出机挤出但被纺在一起而形成一根纤维的纤维。双组分纤维有时也称为共轭纤维或多组分纤维。所述聚合物横跨双组分纤维的横截面被布置成基本上恒定地定位的不同区中，并且沿双组分纤维的长度连续延伸。例如，这种双组分纤维的构型可以是例如皮/芯型排列，其中一种聚合物被另一种聚合物围绕，或者可以是并列型排列、饼式排列、或“海岛型”排列。
如本文所用，术语“双成分纤维”是指由至少两种聚合物从相同的挤出机作为共混物挤出而形成的纤维。双成分纤维不具有横跨f纤维的横截面区域被布置在相对恒定地定位的不同区中的各种聚合物组分，并且所述各种聚合物通常不是沿纤维的整个长度连续的，而是通常形成随机地开始和结束的原纤。双成分纤维有时也被称为多成分纤维。
如本文所用，术语“非圆形纤维”描述具有非圆形横截面的纤维，并且包括“异形纤维”和“突起的管道纤维”。此类纤维可为实心的或中空的，并且它们可为三叶形、Δ形，并且优选地为在它们的外表面上具有突起的管道的纤维。突起的管道可具有各种横截面形状，诸如“U形”、“H形”、“C形”和“V形”。
非织造层可包括具有足够伸长特性以使部分伸长的纤维。伸长的部分通过在非织造层的离散的、局部的部分将纤维在Z-方向上推出平面之外而形成。推出平面之外可由于纤维位移的缘故，即，纤维能够相对于其他纤维移动并且可以说被“拉”出平面之外。然而，对于适用于根据本发明的层压纤维网的大多数非织造层而言，更常见的是，推出平面之外是由于纤维已被至少部分地塑性拉伸并永久变形。
可用于根据本发明的层压纤维网的非织造层可包括由基本上无规取向的纤维构成的非织造纤维网。“基本上无规取向”是指由于用于制备前体非织造纤维网的加工条件，可能MD取向纤维的量高于CD取向纤维的量，或者CD取向纤维的量高于MD取向纤维的量。
非织造层可具有介于和约60gsm之间、介于约12gsm和约25gsm之间，或介于约12gsm和约18gsm之间的基重。一般来讲，具有较高基重的非织造材料(尤其是纺粘非织造材料)降低了采集速度，尽管其可增强污渍掩蔽。
在本发明的一个实施方案中，当根据本说明书中描述的纤维-至-纤维距离测量法测量时，非织造层包括在z方向上两条邻近纤维之间约55μm以上，或在约60μm至约200μm范围内的中值距离。当非织造层包括梳理成网非织造材料时，通过在纤维网经过烘箱和/或压延辊时优化制备条件(诸如烘箱气流温度、热空气压力和非织造纤维网张力)以便增加非织造材料的厚度，可将梳理成网非织造材料制备成具有在z方向上两条邻近纤维之间约55μm以上的中值距离。例如，烘箱气流温度越高，非织造材料的厚度越小，并且热空气压力越高，非织造材料的厚度越小。此外，较大纤维网张力可导致非织造材料的厚度较小。在一个示例中，非织造纤维网为梳理成网非织造材料，其由纤维旦尼尔不小于5的纤维形成。
膜层
本发明的层压纤维网包括膜层，该膜层包括聚合物膜。聚合物膜包括多个第一元件。
可使用本领域已知的任何方法来提供具有第一元件的聚合物膜。具有第一元件的聚合物膜将为纤维网的外表面提供更柔软、更像布料的质构，为纤维网提供更像布料的外观，并且增加纤维网的总体厚度。形成第一元件的方法的示例包括但不限于以下方法：机械变形、植绒、超声、粘性熔体从多孔表面分层、刷布，以及它们的任何组合。
膜层可具有介于约8gsm至约35gsm之间，介于约10gsm至约20gsm之间，或介于约10gsm至约14gsm之间的基重。或者，膜层可具有介于约8gsm至约20gsm之间，介于约10gsm至约18gsm之间，或介于约12gsm至约15gsm之间的基重。如果第二前体纤维网具有大于20gsm的基重，则层压纤维网可能无法获得所期望的柔软性。如果膜具有小于8gsm的基重，则在穿着具有本发明的层压纤维网的吸收制品期间膜可能撕裂。
膜层可具有足够的完整性以通过所述方法成形到层压纤维网中，尤其是当除具有第一元件之外层压纤维网还具有第二元件时。膜层可具有足够高的伸长特性，诸如在工艺温度下，尤其是在下文详细描述的突起部形成步骤中的温度下相对于非织造层的可拉伸性，使得在经受来自非织造层的纤维在膜层的方向上被推出平面之外的应变时，膜层不会例如由于拉伸失效所导致的撕裂而断裂或破裂，使得大多数第二元件在下文详细描述的两个邻近的第一元件之间不具有材料断裂。
第一元件
根据本发明的层压纤维网包括从聚合物膜延伸的多个第一元件。第一元件可具有开口近侧端部、开口远侧端部或闭合远侧端部，以及侧壁。第一元件可从层压纤维网的第一侧面向外延伸。不受理论的约束，据信当膜层(第一元件从该膜层延伸)为吸收制品中的面向皮肤层时，从聚合物膜向上延伸的第一元件为皮肤提供柔软性和总体舒适性，因为膜层可限制具有突起部的膜直接接触皮肤。
第一元件为层压纤维网提供微观质构。第一元件可例如为微孔或微泡，其示例公开于授予Stone等人的美国专利7,454,732和授予Curro等人的美国专利4,839,216、授予Curro等人的美国专利4,609,518中。例如，第一元件可为微孔，该孔具有介于约0.01mm2和约0.78mm2之间的面积。
第一元件也可为开孔突起部、非开孔突起部或纤丝以提供质构，该质构提供柔软触觉印象。当纤维网用作一次性吸收制品中的顶片时，柔软性是有益的。参见图13A、图14A-14D和图17A-17D，即使当第二元件7在具有第一元件4的前体纤维网上形成时，根据本发明的纤维网1也能有效地保持第一元件4。
在一个实施方案中，第一元件为离散的延伸元件，其直径比在本发明的纤维网中形成的突起部的短轴短。在一个非限制性实施方案中，离散的延伸元件具有小于约500微米的直径；离散的延伸元件具有至少约0.2的纵横比；并且/或者纤维网每平方厘米包括至少约95个离散的延伸元件。公开此类多个离散的延伸元件的参考文献包括WO 01/76842、WO10/104996、WO 10/105122、WO 10/105124和US20120277701A1。
在第一元件为具有开口端部的离散的延伸元件的实施方案中，离散的延伸元件可通过对所形成纤维网层片所抵靠的成形构件的成形表面施加高压真空来形成。此类开孔方法被称为“真空成形”，并且在美国专利4,463,045中更详细地描述。机械变形的示例公开于美国专利4,798,604、4,780,352、3,566,726、4,634,440、WO 97/40793和欧洲专利525,676中。植绒的示例公开于WO 98/42289、WO 98/36721和欧洲专利861,646中。超声的示例公开于美国专利5,269,981中。粘性熔体的分层的示例公开于美国专利3,967,623和WO 99/06623中。印刷毛发的示例公开于美国专利5,670,110中。刷布的示例公开于WO 99/06623中。
第二元件
根据本发明的层压纤维网可包括多个第二元件。第二元件为宏观特征，并且可选自突起部、压花、凹槽、孔以及它们的组合。第二元件优选地包括拱形侧壁。第二元件为宏观结构。
第二元件是离散的，并且可以具有任何合适的构型。第二元件的合适构型包括但不限于：具有以下平面图构型的特征：包括圆形、椭圆形、沙漏形、星形、多边形等，以及它们的组合。本文的“多边形”旨在包括具有圆角的多边形。多边形形状包括但不限于三角形、四边形、六边形、八边形或梯形。可按交错图案来布置第二元件。在一个实施方案中，第二元件具有基本上四边形(诸如矩形、正方形和菱形形状)的平面图。在交错阵列中菱形形状的第二元件是优选的，因为该形状可被良好地嵌入并且最大程度减小邻近的第二元件之间的着陆区8。
第二元件可具有长轴和垂直于长轴的短轴。在一个实施方案中，第二元件的长轴基本上平行于本发明的层压纤维网1的MD。在另一个实施方案中，第二元件的长轴基本上平行于纤维网1的CD。在另一个实施方案中，第二元件的长轴相对于纤维网1的MD取向成一角度。尽管被称为“长”轴和“短”轴，但预期长轴和短轴可具有相同的长度。
在本发明的层压纤维网的一些实施方案中，单个第二元件的平面图面积可大于或等于约0.25mm2、0.5mm2、1mm2、5mm2、10mm2或15mm2。每单位面积本发明层压纤维网的第二元件的数量，即第二元件的密度可在约5-60个第二元件/cm2的范围内变化。在一个实施方案中，层压纤维网可包括第二元件，其中第二元件密度为约5个第二元件/cm2纤维网至约60个第二元件/cm2纤维网，或约10个第二元件/cm2纤维网至约50个第二元件/cm2纤维网，或约20个第二元件/cm2纤维网至约40个第二元件/cm2纤维网。取决于纤维网的最终用途，可存在至少20个第二元件/cm2纤维网。一般来讲，第二元件密度在本发明的层压纤维网的整个区域上不必是均匀的，但第二元件可能仅在纤维网的某些区域中，诸如在具有预先确定形状的区域中。
聚合物膜在第二元件中的延伸可伴随着膜的拉伸和膜厚度的一般减小。膜的拉伸和膜厚度的减小可导致流体处理的改善(因为第一元件的开口远侧端部被扩大)和柔软性的改善(因为变薄的膜具有下降的模量特性，这在接触层压纤维网时向使用者提供柔软性的感知)。
参见图2A和图2B(其示出了第二元件7，在这种情况下为突起部7P)以及图4A和图4B(其示出了第二元件7，在这种情况下为凹槽7R)，第二元件7可为聚合物膜21的整体延伸部。如本文所用，当用于第二元件(诸如突起部和凹槽)时，如在“整体延伸部”中的术语“整体”是指形成已源自聚合物膜的突起部的基底。因此，第二元件可为聚合物膜的塑性变形的细长基底，因此与聚合物膜构成整体。
参见图3，第二元件7可具有一定长度和宽度。第二元件7的长度为第二元件7的长轴的长度。第二元件7也可具有被视为如正交于第二元件7的长度61测量的第二元件7的最大尺寸的宽度。
参见图2B和图4B，第二元件7可在层压纤维网1的第一侧面的同一平面中具有基部71。第二元件7可从基部71整体地延伸。基部71可比第二元件7的远离基部71的竖直横截面宽。也就是说，基部71的宽度或长度可大于第二元件7的远离(即，高于或低于)基部71的横截面的宽度或长度。
纤维网1中的第二元件7可增强流体排出。不受理论的约束，据信可经由第二元件中的拱形或倾斜侧壁和第二元件7的三维结构中的顶部区域(当第二元件为突起部时)或底部区域10(当第二元件为凹槽或压花时)上的非常小的平台区域改善流体排出。
增强的流体排出可导致包括本发明层压纤维网的具有顶片的吸收制品产品的顶部侧面上的可感知的污渍减少。污渍减少可帮助使用者避免决定过早地替换吸收制品产品。此外，其提供被感知到的清洁干燥顶片以及被感知到的良好吸收性能。
如果聚合物膜包括增白剂(诸如二氧化钛)，则第二元件7可更有效地遮蔽材料。此类第二元件7可更好地保持被感知到的白颜色，许多消费者会将白颜色与清洁度关联起来。
聚合物膜层21可具有聚合物膜厚度t并且第二元件7可具有第二元件厚度pt。由于第二元件7是聚合物膜层21的整体延伸部并且通过将聚合物膜拉伸出纤维网1的第一侧面3的平面之外而形成，因此第二元件7的一部分的第二元件厚度pt可小于聚合物膜厚度t。也就是说，伸长以形成第二元件7的聚合物膜相对于第二元件7从其延伸的聚合物膜的平面部分变薄第二元件7的至少一些部分。第二元件7的远侧部分处的第二元件厚度pt可与聚合物膜厚度t大致相同或小于聚合物膜厚度t，并且第二元件7的介于第二元件7的远侧部分和聚合物膜之间的一部分处的第二元件厚度pt可小于聚合物膜厚度t。第二元件7的变薄可使第二元件7为皮肤提供柔软感。由于聚合物膜被拉伸，第二元件7具有至少一个具有扩大的开口远侧端部的第一元件，这导致更快的流体采集。当叙述具有扩大的开口远侧端部的一个第一元件时，其旨在表示第一元件具有大于初始开口远侧端部的开口远侧端部。
第二元件7可能不会例如由于聚合物膜拉伸失效所导致的撕裂而断裂或破裂，使得大多数第二元件7在两个邻近的第一元件之间可能不具有材料断裂，尤其在基部71中。
第一和/或第二前体纤维网可具有一定不透明度，并且第二元件可为不透明的，这对于掩蔽所吸收流体的颜色来说是优选的。为了提供适当的不透明度水平，非织造层20可包含按非织造层20的重量计不小于1％的增白剂诸如TiO2。聚合物膜层21可包含按聚合物层21的重量计不小于5％的增白剂诸如TiO2。在一个实施方案中，聚合物膜层21包含的增白剂含量比非织造层20包含的增白剂含量高。
第二元件7包括一个或多于一个第一元件4。第二元件中的至少一些可具有第一元件，该第一元件具有拉伸的和扩大的远侧开口端部。
在一些实施方案中，第二元件7中的至少一个第一元件4具有大于邻近着陆区8中的至少一个第一元件4的开口远侧端部。如本文所用，术语“邻近着陆区”是指位于两个邻近凹槽之间的着陆区。因此，当叙述第二元件7中的至少一个第一元件4具有大于邻近着陆区8中的至少一个第一元件4的开口远侧端部时，其旨在表示一个第二元件7中的至少一个第一元件4具有大于位于第二元件7和邻近第二元件7的另一个第二元件7之间的着陆区中的至少一个第一元件4的开口远侧端部。参见图13A、图14A-14D和图17A-17D，本发明的纤维网l可包括至少两个邻近的第二元件7，这些第二元件分别具有至少一个第一元件，该第一元件具有大于位于两个邻近的第二元件之间的着陆区中的第一元件的最大开口远侧端部至少1.5倍，或至少2倍，或至少3倍的开口远侧端部。在一个实施方案中，本发明的纤维网包括至少三个邻近的第二元件，这些第二元件分别具有至少一个第一元件，该第一元件具有大于围绕邻近的三个第二元件的着陆区中的第一元件的最大开口远侧端部至少1.5倍的开口远侧端部。在另一个实施方案中，本发明的纤维网包括至少四个邻近的第二元件，这些第二元件分别具有至少一个第一元件，该第一元件具有大于围绕邻近的四个第二元件的着陆区中的第一元件的最大开口远侧端部至少1.5倍的开口远侧端部。
突起部
参见图2A和图2B，在一些实施方案中，第二元件为突起部7P。第二元件7(在这种情况下为突起部7P)在纤维网1的第一侧面3的同一平面中具有基部71。参见图13A和图14A-14D，作为第二元件7的突起部7P的形成可在第二元件7上具有第一元件4的拉伸和放大的开口端部，这实现了更快的流体采集，因为其可使来自非织造材料的更多纤维直接接触流体。
纤维网1中的突起部7P也可更好地掩蔽污渍。源自非织造层20的纤维(由层压纤维网1收集的流体可保持在该纤维中)未暴露在突起部7P上方，这可使得纤维网1看起来不那么红。
在一些实施方案中，如下文所述，突起部7P的另一个特征可为它们的大致开放结构，该结构的特征在于限定在突起部7P内部的空隙区域，如图2B所示。“空隙区域”不意味着完全不含任何纤维的区域；该术语意为突起部7P的一般外观的一般描述。因此，在一些突起部7P中，至少一条从非织造层20伸长的纤维可存在于空隙区域中。从纤维网1包括非织造层20的描述来看，一般来讲，伸长部分6包括从非织造层20延伸的纤维18。伸长部分6未延伸到突起部7P上方。
突起部7P不会例如由于聚合物膜拉伸失效所导致的撕裂而断裂或破裂，使得大多数突起部7P在两个邻近的第一元件之间不具有材料断裂，尤其在突起部基部71中。当叙述大多数突起部在两个邻近的第一元件之间不具有材料断裂时，其旨在表示每1cm2层压纤维网的至少超过60％的突起部在两个邻近的第一元件之间不具有材料断裂。
凹槽
参见图4A和图4B，在其他实施方案中，第二元件7为从纤维网1的第一侧面朝向纤维网1的第二侧面向内形成的凹槽7R。凹槽7R的底部区域10可位于纤维网1的第二侧面5下方。底部区域10可包括平台区域。在一些实施方案中，凹槽7R的底部区域10为约0.05mm2至约15mm2，或约0.1mm2至约3mm2。底部区域10可向下凹陷，使得存在非常小的平台区域，这可防止流体被截留在底部区域10中的第一元件之间。在此类实施方案中，参见图15A-17D，凹槽7R可在纤维网1的第二侧面5下方延伸，使得凹槽7R的底部区域10位于纤维网1的第二侧面5下方。在一些示例中，凹槽7R可在纤维网1的第二侧面5下方延伸至少约50μm。
参见图15A和图16，在本发明的一个实施方案中，由于特别设计的齿，凹槽7R的形成使得着陆区具有倾斜拱形的边缘，如下文详细阐释的。倾斜拱在凹槽之间的着陆区上形成也有助于流体从第一元件4之间的凹部排出。另外，聚合物膜在凹槽7R中的延伸可伴随着膜的拉伸和膜厚度的一般减小。膜的拉伸和膜厚度的减小可导致流体处理的改善，因为第一元件4的开口端部可被扩大。第一元件4中的扩大的开口端部有助于来自非织造材料的更多纤维直接接触流体。
此外，如图16和图17A-17D所示，位于宏观结构中的第一元件4(在这种情况下为凹槽7R，其在宏观结构形成期间可能被损坏)未暴露在纤维网1的任一侧面之上或上方，因此纤维网1的表面的柔软性未恶化。
孔
参见图19，在其他实施方案中，第二元件7可为孔。孔可从纤维网的第一侧面3朝向纤维网1的第二侧面向内形成。
着陆区
根据本发明的层压纤维网包括围绕第二元件的着陆区。参见图17A-17D，着陆区8包括至少一个第一元件4或至少两个第一元件4。
第三元件
根据本发明的层压纤维网任选地包括多个第三元件。第三元件为宏观特征，并且可选自孔、压花、凹槽以及它们的组合。第三元件可为平面的，并且为二维的或三维的。“平面的”和“二维的”简单地指纤维网相对于纤维网1是平的，纤维网1具有由于第三元件的形成而赋予的明显的、平面外的、Z方向的三维性。“平面的”和“二维的”并非旨在隐含任何特定的平坦度、光滑度或维数。第三元件中的每一者可在两个邻近的第二元件之间形成。相对于第二元件的尺寸和密度提供的描述适用于第三元件。
在本发明的层压纤维网用作吸收制品诸如卫生巾中的顶片的一个实施方案中，第三元件可仅位于对应于制品的中心部分(流体在该中心部分进入)的区域中。
用于制造层压纤维网的设备和方法
纤维网1中的第一元件4和任选的第二元件7可使用本领域已知的任何方法来形成。此类方法的示例包括但不限于以下方法：真空成形、机械变形、超声、裁切、环轧，以及它们的任何组合。
上文描述了用于真空成形、机械变形和超声的方法。关于超声，附加的方法公开于美国专利5,269,981和5,269,981中。合适的裁切方法公开于PCT公布WO 97/31601中。在一个实施方案中，本发明的第二元件可通过机械变形工艺形成。所述机械变形工艺可在任何合适的设备上进行，所述设备可包括一种或多种任何合适类型的成形结构。合适类型的成形结构包括但不限于：在其间限定辊隙的一对辊；多对板；带等。使用具有辊的设备在连续工艺的情况下可为有益的，尤其是其中工艺速度受到关注的那些。虽然为方便起见本文将主要就辊来描述设备，但应当理解，该描述将适用于具有任何其他合适构型的包括成形构件的成形结构。
用于形成第一元件和/或第二元件以及任选本文所述的第三元件的机械变形工艺的辊通常为大致圆柱形的。如本文所用，术语“大致圆柱形的”不仅涵盖完全圆柱形的辊，而且也涵盖在它们的表面上可具有元件的圆柱形辊。术语“大致圆柱形的”也包括可具有直径逐步减小的辊，诸如在靠近辊端部的辊的表面上。辊通常也为刚性的(即，基本上不可变形的)。如本文所用，术语“基本上不可变形的”是指具有如下表面(和其上的任何元件)的辊，所述表面(和其上的任何元件)在用于实施本文所述工艺的条件下通常不变形或压缩。辊可由任何合适的材料制成，包括但不限于钢、铝或刚性塑料。所述钢可由耐腐蚀且耐磨的钢制成，诸如不锈钢。辊中的至少一者可被加热或被加热。如果被加热，则根据热机械工艺领域的技术人员所熟知的做法，必须考虑到适应于热膨胀效应。
用于形成第二元件7以及任选本文所述的第三元件的机械变形工艺的辊具有表面，该表面可具有成形元件，成形元件包括：公元件，诸如离散的突起部(诸如齿)；母元件，诸如凹槽(诸如辊的表面中的离散空隙)；或它们的任何合适组合。母元件可具有底部表面(其可称作凹陷部或腔体)，或者它们可为孔(辊的表面中的通孔)的形式。在一些实施方案中，成形单元的构件(诸如辊)上的成形元件可包括相同的一般类型(也就是说，两个相对的组件可在其上均具有成形元件，或成形元件和相配合元件的组合)。成形元件可具有任何合适的构型。可用于本发明的一种类型的公元件为具有大致多边形形状(诸如八边形、六边形和四边形形状)的基部的齿，并且具有横截面长度和横截面宽度。在纤维网中齿具有其横截面长度与其横截面宽度的任何合适的纵横比以形成宏观结构。在一个实施方案中，齿具有大致六边形形状的基部。在另一个实施方案中，齿具有大致四边形形状的基部。
公元件可具有平坦的、倒圆的或尖锐的末端。在某些实施方案中，母元件的形状可不同于任何相配合的公元件的形状。在某些实施方案中，母元件可被构造成与一个或多个公元件相配合。
本发明的一个实施方案的层压纤维网可通过下列方式来制备：将非织造纤维网(层)和聚合物膜层压以获得前体层压纤维网，并形成第一元件。另选地，本发明的层压纤维网可通过将非织造纤维网(层)和具有多个第一元件的聚合物膜层压来制备。非织造纤维网(层)和聚合物膜可直接由它们各自的纤维网制备工艺提供或者间接地从供应辊来提供，并在纵向上移动到层压工艺中。参见图5，用于制备一个实施方案层压纤维网1的示例性方法包括将非织造层20和聚合物膜层21层压的步骤以及在第一元件成形单元200中形成多个第一元件的步骤。
具有第一元件和第二元件的本发明的另一个实施方案的层压纤维网可通过下列方式来制备：将非织造纤维网(层)和具有多个第一元件的聚合物膜层压以获得前体层压纤维网，并使前体层压纤维网机械变形。非织造纤维网(层)和聚合物膜可直接由它们各自的纤维网制备工艺提供或者间接地从供应辊来提供，并在纵向上移动到第一元件和第二元件成形工艺中。层压纤维网可通过连续工艺制备，该连续工艺包括在前体膜层中形成多个第一元件的步骤以及经由第二元件成形单元形成多个第二元件的步骤。纤维网也可通过使具有多个第一元件的聚合物膜机械变形来制备。参见图6A和图6B，用于制备纤维网1的示例性工艺包括在第一元件成形单元200中形成多个第一元件的步骤以及在第二元件成形单元400中形成多个第二元件的步骤。层压纤维网也可通过下列方式来制备：将非织造层20和具有多个第一元件的聚合物膜21层压以获得前体层压纤维网，并使前体层压纤维网机械变形。
在图6A和图6B所示的实施方案中，第二前体纤维网21直接由膜制备设备(诸如聚合物膜挤出机100，该聚合物膜挤出机将将变为聚合物膜层21的熔融膜挤出)制备和供应。图6A为用于形成本发明的层压纤维网的工艺的示意图，该层压纤维网具有从层压纤维网的膜层侧向外延伸的多个第二元件(诸如突起部)。图6B为用于形成本发明的层压纤维网的工艺的示意图，该层压纤维网具有从层压纤维网的膜层侧朝向非织造层侧向内延伸的多个第二元件(诸如凹槽和压花)。将挤出的聚合物膜21连续移动至第一元件成形单元200。非织造层20从供应辊152退绕并被施加在第一元件成形单元200中的第二前体纤维网上，使得非织造层20的第一表面12面对聚合物膜21的第二表面15。当使用惰轮将第一前体纤维网和第二前体纤维网层压在辊300上时，在聚合物膜21仍然熔融的同时将非织造层20轻轻压在聚合物膜21上，使得非织造层20的纤维可略微渗透到聚合物膜21中，并且非织造层和聚合物膜彼此粘结并形成前体层压纤维网30。第一元件成形单元200在其表面上包括例如真空成形狭槽以形成第一元件。前体层压纤维网30与通过其形成强真空的成形狭槽接触。第一元件基本上仅在膜层21上形成，因为非织造层20是多孔的并且不妨碍非织造层21上第一元件的形成。具有第一元件的前体层压纤维网30通过本领域已知的方法(包括在各种惰辊、张力控制辊等(所有这些均未示出)中的任一者上或周围)在纵向上移动至第二元件成形单元400。例如，第二元件成形单元包括一对反转的相互啮合辊402和404，其中第一辊402包括多个第一公元件(诸如齿)，并且第二辊404包括多个第一母元件。在第二元件形成之后，可将纤维网1收集在供应辊160上，以便贮藏并任选地进一步加工为其他产品中的组件。另选地，可将纤维网1直接输送至进一步的后加工，包括用于结合到成品诸如一次性吸收产品中的转换加工操作。
在另一种示例性工艺中，在线制备第二前体纤维网21，并且在与第一前体纤维网20层压之前使其变形以具有多个第一元件。变形以具有第一元件的第二前体纤维网21可使用粘合剂或热粘结工艺与第一前体纤维网20层压。
在另一种示例性工艺中，聚合物膜21可为具有多个预成形第一元件的成形膜。聚合物膜21由单独的供应辊供应，并且非织造层20被供应到聚合物膜21的第二表面15上以形成前体层压纤维网30。由于聚合物膜21已经具有第一元件，因此前体层压纤维网30被直接供应至第二元件成形单元而不经历第一元件成形步骤。
图7更详细地示出了示例性第二元件成形单元450的一部分，该单元用于第二元件成形步骤以在前体层压纤维网30中形成第二元件7。第二元件成形单元450包括在相反方向上旋转的一对相互啮合辊452和454。第二元件成形单元450可被设计成使得前体层压纤维网30以某个旋转角度保持在辊452上。第二元件成形步骤可按不在第二元件中导致破裂或撕裂的工艺速度进行。可考虑膜在工艺温度下的可拉伸性来确定工艺速度。虽然图6A、图6B和图7示出了前体层压纤维网30直接进入由第二元件成形单元400、450的一对辊形成的辊隙416、456并且纤维网1直接从其出来，但前体层压纤维网30或纤维网1可在辊隙之前(对于前体层压纤维网30)或之后(对于纤维网1)以预定旋转角度部分地缭绕在第一辊402、452或第二辊402、454中的任一者上。例如，在退出辊隙456之后，纤维网1可被引导而以预定旋转角度缭绕在辊452上，使得第二元件保持停留在并“贴合”到辊452的齿410上。具有带扩大的开口端部的第一元件的第二元件可通过在第二元件成形步骤期间将它们热定形纤维网1的膜层来稳定。当纤维网1从辊隙416、456出来时，具体地，膜层被热定形为第二元件的形状，使得膜层不恢复回到其初始形状(诸如平坦片材)或接近初始形状。热定形可通过在膜层的膜的软化点下或其附近使纤维网1停留在受热辊452的齿410上来进行。热定形温度优选地在膜的软化点的±5℃的范围内。
第一辊452包括多个第一公元件。在一个实施方案中，所述多个第一公元件形成为环向间隔开的排齿410，该排齿围绕辊452的至少一部分成间隔开的关系延伸。可按交错图案来布置齿410。齿410从辊452的表面径向向外延伸以接合辊454的沟槽408。齿410和沟槽408的接合更详细地示于图7的横截面示意图中，下文会加以讨论。辊452和454两者或其中任一者可通过本领域已知的方法加热，诸如通过引入热油填充辊或电加热辊来加热。作为另外一种选择，这两个辊或其中任一个均可通过表面对流或通过表面辐射来加热。
齿410可接合到辊452。术语“接合到”涵盖其中将元件在选定位置处固定到另一个元件的构型，以及将元件横跨元件之一的整个表面完全地固定到另一个元件的构型。术语“接合到”包括任何已知的其中元件可被固定的方式，包括但不限于机械缠结。齿可诸如通过焊接、压缩配合，或以其他方式接合而连结到某处。然而，“接合到”也包括整体连结，如通过从辊452上移除多余的材料来机加工齿的情况。齿410所接合到辊452的位置为齿的基部。在平行于每个齿的基部的任何横截面位置，可具有圆形或非圆形横截面区域。在另选的实施方案中，齿可包括销轴，取决于所期望的对应第二元件形状，销轴为矩形或其他形状。
第二辊454可包括多个第一母元件。在一个实施方案中，所述多个第一母元件为离散的沟槽或空隙408，辊452的齿410中的一者或多者啮合到该沟槽或空隙中。沟槽408可具有与齿410的基部相同的形状，并且在所有边缘和侧面上的尺寸略微大于齿410的基部的尺寸。沟槽408的深度可大于齿410的高度。沟槽408可为锥形的或可为非锥形的。在这种情况下，第二元件的间距受辊454上的沟槽408的间距限制。两个邻近齿的中心至中心距离是两个邻近齿的中心之间的量度。齿的长轴和短轴彼此交叉的点被确定为齿的中心。
图7以横截面示出了彼此相互啮合的第一辊452和第二辊454的一部分，包括代表性齿410，其中该第一辊具有第一公元件，诸如齿10。如图所示，齿410具有齿高TH、啮合深度E和间隙距离C。齿高TH可在约0.5mm至约10mm的范围内。啮合深度E为辊452和454的接合水平的量度并且从辊454的顶部表面至辊452的齿410的顶部412测量。间隙距离C为当辊452和454处于最大接合时辊454的顶部表面与辊452的底部表面之间的距离。间隙距离优选地足够宽以防止在前体纤维网中形成的第一元件(尤其当第一元件为离散的延伸元件时)遭受第二元件成形步骤中的热致损坏，因此第一元件在第二元件成形工艺期间保持基本上完整，并且纤维网的柔软性以及流体处理不受妨碍。热致损坏包括第一元件的至少一部分的永久变形，这可导致第一元件的远侧开口端部的直径减小，从而使第一元件的一部分由于暴露于热量而硬化。可考虑前体纤维网特性、前体纤维网厚度、微观质构的高度、第二元件成形工艺操作条件(诸如辊温度和生产速度)来确定防止造成热致损坏的间隙距离。
也设想齿410的尺寸、形状、取向和间距可围绕辊452的圆周和宽度来改变，以提供变化的层压纤维网1的特性和特征。
此外，还可将诸如洗剂、墨水、表面活性剂等之类的物质喷涂、涂覆、槽式涂布、挤出或以其他方式施用到进入辊隙456之前或之后的层压纤维网1上。可利用用于处理剂的这种应用的本领域已知的任何方法。
齿410的示例性构型的透视图在图8和图9中示出。如图8所示，每个齿410均具有基部411、齿顶部412、边缘413和侧面414。边缘413和侧面414可为略微圆形的。齿410可具有大致多边形形状的基部。例如，在其基部411处，齿410的横截面可具有齿横截面长度TL和齿横截面宽度TW，其表现出不大于3.3，或不大于2.5，或不大于2，或不大于1.9的TL/TW齿纵横比AR。在一个实施方案中，齿中的每一者均具有四边形形状基部。齿410从基部到顶部渐缩。在一个实施方案中，锥度沿图8所示的齿的高度可能不恒定。在另一个实施方案中，锥度沿齿的高度可能恒定。齿410可包括接合到第二元件成形单元的构件上的近侧部分420，以及直接邻近近侧部分并且渐缩至齿顶部412的远侧部分430。齿410可包括近侧部分、远侧部分和位于近侧部分420和远侧部分430之间的中间部分。近侧部分和远侧部分可彼此具有不同的锥度。在一个实施方案中，远侧部分430比近侧部分420具有更高的锥度。在另一个实施方案中，近侧部分420和远侧部分430中的至少一者具有恒定的锥度。近侧部分通常为从多边形基部渐缩至一点的截头形状。如图8所示，近侧部分420可具有四个侧面414，每个侧面均为大致(等边)矩形的。两个侧面的顶点构成一个边缘。边缘413的顶点可被机加工成具有圆形的曲率半径。如图8所示，远侧部分430可具有大致矩形的形状，该形状具有至少四个侧面414'，每个侧面均为基本上三角形的并且从远侧部分的底部向齿尖渐缩。远侧部分430的两个侧面的顶点构成一个边缘。边缘413’的顶点可为相对锐利的，或可被机加工成具有圆形的曲率半径。齿顶部412可为平坦的，或者略微成型以便拉伸但不刺穿前体层压纤维网30。
在一个实施方案中，平坦齿顶部412可过渡至侧面414，并且这种过渡可位于曲率半径处，从而提供光滑的、圆形的、平坦的齿尖。不受理论的约束，据信具有相对平滑、圆形、平坦的齿顶部允许齿410形成第二元件7，而不会在第二元件7中，尤其是在基部71中产生孔或撕裂。
图9为用于形成第二元件成形单元的另一个示例性齿。
用于齿410及其排列的示例性构型示于图10中。图10中的齿410的尺寸和形状与图8中的齿410的尺寸和形状略有不同。图10中的具有横截面长度TL和横截面宽度TW的齿410按交错的图案布置，以沿着横截面长度维度在两个邻近齿之间具有齿-至-齿间距PL、沿着横截面宽度维度在两个邻近齿之间具有齿-至-齿间距PW，以及沿着既不平行于横截面长度维度也不平行于横截面宽度维度的线在两个邻近齿之间具有齿-至-齿间距Ps。取决于齿构型，齿410可具有不同的齿-至-轮齿间距PS1和PS2长度。在如图10所示的一个实施方案中，PS1和PS2中的每一者在两个交错邻近的齿之间是恒定的，即沿着既不平行于横截面长度维度也不平行于横截面宽度维度的线在两个邻近的齿之间是恒定的，并且使着陆区中的平坦区域最小化可能是有效的，因为在该平坦区域流体倾向于截留在第一元件之间的凹部中。出于此类目的，菱形的齿是优选的，尤其当它们以交错方式布置时，因为菱形形状可在纤维网1上提供被良好嵌入的第二元件并且最大程度减小第二元件之间的着陆区。菱形的齿也可将纤维网1拉紧和松弛以在两个邻近的第二元件之间的着陆区中形成轻微的拱形。通过参见图10，基部411通过略微切割出近侧部分的两个相对边缘413而具有六边形形状。也可切割出对应于近侧部分的两个相对边缘413的远侧部分430的边缘413'。
在一个实施方案中，沿着既不平行于横截面长度维度也不平行于横截面宽度维度的线在两个邻近齿之间的齿-至-齿间距Ps不大于或等于约1.5mm。在另一个实施方案中，齿-至-齿间距PL和PW中的至少一者大于约1.5mm。
当然，齿-至-齿间距PL、Pw和/或Ps，齿横截面长度TL和齿横截面宽度TW可各自独立地变化。
通过前述描述可以理解，当通过本发明的设备和方法制备纤维网1时，前体层压纤维网30在第二前体纤维网21接收的应变低于第二前体纤维网21的断裂应变的条件下在第二元件成形工艺期间被拉伸，使得第二前体纤维网21伸长至在不发生失效，例如由于拉伸应力(该拉伸应力在第二前体纤维网21中导致破裂或撕裂)所导致的失效的情况下形成第二元件所需的程度。对于形成第二元件的给定最大应变(例如，由齿410施加在成形构件诸如辊上的应变)，第二前体纤维网21在由所施加的应变在局部(即，在应变区域)产生的拉伸载荷下不应失效。本发明中所用的纤维网的相对断裂伸长率值可通过本领域中已知的方法来测量，诸如通过标准拉伸测试方法使用标准拉伸测试设备诸如由Instron，MTS，Thwing-Albert等制造的那些设备来测量。
图11A示出了具有辊452和辊454的示例性第二元件成形单元的一部分，辊452具有齿，辊454与辊452相互啮合。图11B示出了辊452的一个实施方案的一部分，辊452具有可用于制备层压纤维网1的多个齿410。图11C示出了辊454的一个实施方案的一部分，辊454具有可用于制备层压纤维网1的多个沟槽408。图12示出了具有辊402和辊404的另一个第二元件成形单元400的一部分，辊402具有齿410，辊404具有沟槽408并且与辊452相互啮合。
可通过改变齿410的数目、间距和尺寸并且如有必要对辊402、452和/或辊404、454进行对应的尺度改变来改变第二元件7的数目、间距和尺寸。这种改变(加上前体纤维网20、21内的可能变化)可允许制备出用于多种用途的许多变化的纤维网1。
具有第一元件、第二元件和第三元件的另选的层压纤维网可例如根据图6A和图6B的工艺来制备。参见图6A和图6B，为了制备此类另选的层压纤维网，第二辊404包括多个第一母元件(第一辊402的第一公元件中的一者或多者啮合到其中以形成第二元件)以及多个第二公元件(图中未示出)以在前体层压纤维网30上形成第三元件。第二公元件可位于两个第一母元件之间。第二公元件可被至少三个第一母元件包围。第二公元件是离散的，并且可以具有任何合适的构型。对第一公元件的构型的描述也适用于第二公元件。
层压纤维网的应用
根据本发明的层压纤维网可用于一次性吸收制品诸如绷带、包裹物、失禁用具、尿布、卫生巾、短裤护垫、棉塞和痔疮处理垫，以及其他消费品(诸如地板清洁片、身体擦拭物和衣物洗涤片)中。
例如，本发明的孔纤维网可用于诸如接触人类或非人类动物皮肤的产品之类的应用中，诸如婴儿使用的一次性尿布、成人使用的一次性尿布、卫生巾、卫生护垫、失禁垫、阴唇间垫、母乳垫、隔汗片、动物使用的排泄物处理制品、动物使用的尿布，以及类似的各种吸收制品；面罩、冷却/加热垫的底布和类似的美容用贴剂/医用贴剂、伤口表面保护片、非织造绷带、痔护垫、直接接触皮肤的加温用具(例如，一次性暖手器)、各种动物使用贴剂的底布，以及类似的皮肤覆盖片；卸妆片、止汗片、屁股擦拭物和用于人的类似擦拭物、用于动物的各种擦拭片等。本发明的纤维网优选地用作吸收制品的顶片。在一个实施方案中，具有多个离散的延伸元件的纤维网1的第一侧面接触皮肤。在另一个实施方案中，包括纤维网1的非织造层的第二侧面接触皮肤。
吸收制品
根据本发明的吸收制品包括顶片和接合到顶片的底片，其中顶片包括根据本发明的开孔纤维网。它还可包括位于顶片和底片之间的吸收芯。吸收制品可通过任何合适的方法来工业化生产。因此，不同的层可使用标准方法诸如压花、热粘结、或胶粘或这两者的组合来装配。
顶片
利用根据本发明的开孔纤维网，优选地将具有多个离散的延伸元件的纤维网的表面设置在与皮肤接触的一侧上。
底片
通常用于吸收制品的任何常规底片材料可用作底片。在一些实施方案中，由所吸收的身体排泄物发出的恶臭气不能透过底片，使得恶臭不逸出。底片可为或可不为可透气的。
吸收芯
可能期望制品还包括设置在顶片和底片之间的吸收芯。如本文所用，术语“吸收芯”是指适用于吸收、分配和储存流体诸如尿液、血液、月经和其它身体流出物的材料或材料的组合。用于适用于吸收制品的吸收芯的任何常规材料可用作吸收芯。
测试方法
人造经液(“AMF”)制备
AMF由脱纤羊血、磷酸盐缓冲盐水溶液和粘液组分的混合物组成，并且在23℃下具有介于7.15cSt至8.65cSt之间的粘度。
使用低粘度旋转粘度计(诸如具有UL适配器的Cannon LV-2020旋转粘度计(Cannon Instrument Co.,State College,US))或等同仪器在AMF上进行粘度测量。选择用于粘度范围的合适尺寸的转子，并且根据制造商说明操作和校准仪器。在23℃±1℃和60rpm下进行测量。将结果精确报告至0.01cSt。
脱纤羊血
使用在无菌条件下收集的具有38％或更大的红细胞压积的脱纤羊血(可购自Cleveland Scientific,Inc.,Bath,OH,US)或等同物。
磷酸盐缓冲盐水溶液
磷酸盐缓冲盐水溶液由两种单独制备的溶液(溶液A和溶液B)组成。为制备1L溶液A，将1.38±0.005g磷酸二氢钠单水合物和8.50±0.005g氯化钠加入1000mL容量瓶中，并添加蒸馏水定容至刻度。混和彻底。为制备1L溶液B，将1.42±0.005g无水磷酸氢二钠和8.50±0.005g氯化钠加入1000mL容量瓶中，并添加蒸馏水定容至刻度。混和彻底。将450±10mL溶液B加入1000mL烧杯中并在搅拌板上低速搅拌。将校准过的pH探针(精确至0.1)插入溶液B的烧杯中，并且在搅拌的同时加入足够的溶液A，使pH达到7.2±0.1。
粘液组分
粘液组分为磷酸盐缓冲盐水溶液、氢氧化钾水溶液、胃膜素和乳酸水溶液的混合物。加入粘液组分中的胃膜素的量直接影响所制备AMF的最终粘度。胃膜素的成功范围通常在38克至50克之间。为了制备约500mL的粘液组分，将460±10mL前面制备的磷酸盐缓冲盐水溶液和7.5±0.5mL的10％重量/体积氢氧化钾水溶液加入1000mL重型玻璃烧杯中。将该烧杯置于搅拌的热板上，并且在搅拌的同时，使温度升高至45℃±5℃。称量预定量的胃膜素(±0.50g)，并且缓慢地将其洒到已升温至45℃的前面制备的液体中，而不使其结块。盖上烧杯并继续混合。在15分钟的时间内，使该混合物的温度升至50℃以上，但不超过80℃。在保持该温度范围的同时，在轻轻搅拌下继续加热2.5小时，然后从热板中取下烧杯并冷却至40℃以下。接着加入1.8±0.2mL的10体积％乳酸水溶液并充分混合。在121℃下将粘液组分混合物高压灭菌15分钟，并冷却5分钟。从高压釜中取出粘液组分的混合物，并且搅拌直至温度达到23℃±1℃。
使羊血和粘液组分的温度达到23℃±1℃。使用500mL带刻度的量筒测量整批粘液组分的体积，并将其加入1200mL烧杯中。将等体积的羊血加入烧杯中并充分混合。使用前述粘度方法，确保AMF的粘度介于7.15-8.65cSt之间。如果未处理该批，则制备另一批并视情况调节粘液组分。
除非旨在立即使用，否则应将合格的AMF冷藏在4℃下。在制备之后，可将AMF保存在4℃的气密容器中至多48小时。在测试之前，必须使AMF达到23℃±1℃。在完成测试后，丢弃任何未使用的部分。
采集时间测量方法
使用透湿板和电子电路间隔计时器测量装载有如本文所述人造经液(AMF)的吸收制品的采集时间。记录吸收制品采集一定剂量AMF所需的时间。所有测试均在保持在23℃±2℃和50％±2％相对湿度下的实验室中进行。
参见图21A-21E，透湿板9001由总体尺度为10.2cm长乘10.2cm宽乘3.2cm高的Plexiglas构成。沿板的长度延伸的纵向管道9007在板的顶部平面处为13mm深且28mm宽，其中侧壁向下倾斜65°至15mm宽的基部。中心测试流体孔9009在板的顶部平面处为26mm长、24mm深且38mm宽，其中侧壁向下倾斜65°至15mm宽的基部。在测试流体孔9009的基部处，存在“H”形测试流体贮存器9003，其开口通向板的底部以将流体引到下面的制品上。测试流体贮存器9003具有25mm的总长度(“L”)、15mm的宽度(“W”)和8mm的深度(“D”)。贮存器的纵向支架为4mm宽并且具有半径9010为2mm的圆形端部。支架间隔3.5mm。中心支柱具有3mm的半径9011，并且容纳间隔6mm的相对的电极9004。贮存器的侧面在14mm的半径9012处向外弯曲，该半径由15mm的总宽度W界定。将位于侧面通道外侧的两个孔9002(80.5mm长×24.5mm宽×25mm深)填充铅粒以调节板的总质量，从而向测试区域提供0.25psi(17.6gf/cm2)的约束压力。将电极9004嵌入板9001中，将外部蕉形插孔9006连接到流体贮存器9003的内侧壁上。将电路间隔计时器插入插孔9006中，至流体贮存器9003的内侧壁9005中。将电路间隔计时器(附图中未示出)插入插孔9006中，并且监测两个电极9004之间的阻抗，并且测量从将AMF引入贮存器9003中直到AMF从贮存器中排出的时间。计时器的分辨率为0.01秒。
将测试产品从所有包装中取出，小心不要在处理时压下或拉动产品。不必将褶皱压平。在测试之前，将测试样品在23℃±2℃和50％±2％的相对湿度下调理至少2小时。
必须针对测试制品的特定尺寸计算透湿板的所需质量，使得施加1.72kPa的围压。确定制品的吸收芯的纵向中点和侧向中点。测量并记录芯的侧向宽度，精确至0.1cm。将透湿板的所需质量计算为芯宽度乘以透湿板长度(10.2cm)乘以17.6gf/cm2，并且精确记录至0.1g。将铅粒添加到板上以获得所计算的质量。
将电子电路间隔计时器连接到透湿板9001，并将计时器归零。将测试产品放置到平坦的水平表面上，面向身体侧朝上。轻轻地将透湿板9001放置到测试产品的中心上，以确保“H”形贮存器9003在测试区域的中心。
使用机械移液管，准确地移取4.00mL±0.05mL的AMF到测试流体贮存器9003中。在3秒或更短的时间内，沿着贮存器9003底部的模塑唇缘来分配流体，而不发生飞溅。在已采集流体之后，记录采集时间，精确至0.01秒。在每次测试之前彻底清洁电极9004。
以类似的方式，对于待评估的每个测试产品，总共测试三(3)个平行样品。将采集时间(秒)报告为平行样的平均值，精确至0.01秒。
污渍感知测量方法
通过吸收制品上可见的流体污渍的尺寸和颜色强度来测量污渍感知。将人造经液(AMF)投配到制品的表面上，并且在受控条件下拍照。然后校准摄影图像并使用图像分析软件分析，以获得所得的可见污渍的尺寸和颜色强度的测量值。所有测量均在恒定温度(23℃±2℃)和相对湿度(50％±2％)下进行。
将吸收制品、包含24色标准色卡的校准过的颜色标样(诸如ColorCheckerPassport(X-Rite；Grand Rapids,MI,US))或等同物，以及校准过的尺子水平平放在灯箱内部的哑光黒色背景上，该灯箱在灯箱的整个基部上均匀地提供稳定均匀的照明。合适的灯箱是Sanoto MK50(Sanoto,Guangdong,China)或等同物，其提供在5500K的色温下5500LUX的照明。将具有手动设定控件的数字单镜头反光(DSLR)相机(例如，可购自Nikon Inc.(Tokyo,Japan)的Nikon D40X或等同物)直接安装在灯箱顶部的开口上方，使得整个制品、颜色标样和尺子在相机的视野内是可见的。
使用标准18％灰卡(例如，Munsell 18％Reflectance(Gray)Neutral Patch/Kodak Gray Card R-27，可购自X-Rite；Grand Rapids,MI,US或等同物)，相机的白平衡是针对灯箱内部的照明条件自定义设置的。设置相机的手动设置，以便图像被适度曝光，使得在任何颜色通道中都不存在信号切断。合适的设置可为：孔设置为f/11、ISO设置为400，并且快门速度设置为1/400秒。在35mm的焦距下，将相机安装在制品上方大约14英寸处。将图像适当聚焦、采集并保存为JPEG文件。所得的图像必须以15像素/mm的最低分辨率包含整个制品、色靶和校准过的尺子。
在测试之前，将吸收制品样品在23℃±2℃和50％±2％的相对湿度下调理2小时。将样品制品连同尺子和颜色标样平放在灯箱内的哑光表面上，使样品的顶片朝上。使用保持在样品表面上方大约5mm的机械移液管，在5秒的时间内将1.0mL±0.05mL载荷的AMF缓慢且稳定地装载到制品的中心上。在相同的位置并按类似的方式以2分钟的间隔施加另外两个1.0mL载荷，总共3.0mL的AMF。在施加第三个载荷后2分钟时采集图像，5分钟时再次采集图像。
为了分析图像，首先将图像转移至运行图像分析软件的计算机(合适的软件为MATLAB，可购自Mathworks,Inc,Natick,MA，或等同者)。
使用由制造商针对色靶中的24色色卡中的每一者所提供的真实三色XYZ颜色空间值对图像进行颜色校准。如果在L*a*b*中给出目标值，则根据标准公式将它们转换为XYZ。这些值被标识为X真实1…24、Y真实1…24和Z真实1…24。使用图像分析软件，使用所关注的正方形区域测量图像中24色色卡中的每一者的平均红、绿和蓝(RGB)值，所关注的正方形区域涵盖每个单独色卡的内部面积的大约75％。这些值被标识为R1…24、G1…24和B1…24。使用每个色块的X真实和相关RGB值，根据以下示例设置24个公式的系统：
Figure GDA0003583896050000301
使用每个色块的Y真实和相关RGB值，根据以下示例设置24个公式的第二系统：
Figure GDA0003583896050000302
使用每个色块的Z真实和相关RGB值，根据以下示例设置24个公式的第三系统：
Figure GDA0003583896050000303
使用24个X真实公式，使用标准公式y＝Ax求解十个α系数中的每一者，其中y为X真实、Y真实和Z真实矢量，A为实测RGB强度的列表，并且x为待估计的未知α、β、γ系数的矢量。
例如，为了求解将RGB颜色转换为比色X三色值的转换式中的α，阵列如下：
Figure GDA0003583896050000311
Figure GDA0003583896050000312
Figure GDA0003583896050000313
根据以下公式，x的标准方程式的解为十个α系数提供最小二乘解：
Figure GDA0003583896050000314
使用24个Y真实等式重复该过程以求解十个β系数，以及使用24个Z真实等式求解十个γ系数。
然后将这些系数带回原始方程中，以提供三个转换方程，对于X、Y和Z各一个转换方程，通过这些转换方程将图像中的每个单独像素的RGB值转换为校准过的XYZ值。例如，使用10α系数，对于X的RGB转换公式如下：
X＝α1+α2R+α3G+α4B+α5R2+α6RG+α7G2+α8RB+α9GB+α10B2
然后，使用D65基准白色，将XYZ值转换为如在CIE 15:2004部分8.2.1.1中所定义的CIE 1976L*a*b*值。
使用图像中校准过的距离标尺来校准图像分辨率以确定每毫米的像素数。
为各个L*、a*和b*通道中的每一者生成单独的图像。使用下式计算色度图像：
Figure GDA0003583896050000315
其中a*和b*为单独比色图像。通过围绕污渍的视觉上可辨别的周边手动绘制所关注区域(ROI)边界来分析色度图像。计算ROI的面积并精确记录至0.1mm2，并且计算ROI内的平均色度值并精确记录至0.1单位。
仅针对a*图像分析同一ROI，并且计算ROI内的平均值a*值并精确记录至0.1单位。
围绕ROI绘制最小边界矩形。这是可以绘制的最小矩形，ROI的所有点均位于该矩形中。矩形的边缘平行和垂直于吸收制品的纵向轴线和侧向轴线，使得ROI高度(H)被定义为沿着制品的纵向轴线的边界矩形的高度，并且ROI宽度(W)被定义为沿着制品的侧向轴线的边界矩形的宽度。记录H和W两者，精确至0.1mm。
在三个基本上类似的平行制品上重复该整个过程。所报告的值为三次单独记录的测量值的平均值，污渍面积精确至0.1mm2，平均色度和a*精确至0.1单位，并且H和W精确至0.1mm。对于在2分钟和5分钟时间点收集的两种摄影图像，分别进行测量和记录所有测量值。
纤维-至-纤维距离测量方法
使用显微CT纤维-至-纤维距离测量法测量在具有膜层和非织造层的层压样品中的非织造层中各条纤维之间的Z方向距离，显微CT纤维-至-纤维距离测量法基于在配有屏蔽柜(诸如ScancoμCT 50(Scanco Medical AG,Switzerland)和等同物)的采用锥束显微断层成像术的显微CT仪器上获得的样品的三维X射线图像的分析。使用免维护的x射线管作为具有可调直径焦点的光源。x射线束穿过样本，其中x射线中的一些被样本衰减。衰减程度与x射线必须穿过的材料质量相关。透射的x射线继续射到数字探测器阵列上并产生样本的2D投影图像。收集在旋转时生成的样品的多个单独投影图像，然后将其重构为单个3D图像。该仪器与运行软件的计算机连接，以控制图像采集并将原始数据重构成3D图像。然后使用图像分析软件(诸如MATLAB(Mathworks,Inc.,MA,USA)和Avizo Lite(VisualizationSciences Group/FEI Company,MA,USA)以及等同物)分析3D图像，以识别和从非织造层分割出膜层，并测量层压样品的非织造部分中各条纤维之间的Z方向距离。
样本制备：
为了获得用于测量的样品，将膜-非织造层压体平放并冲切出直径为7mm的圆形件。如果层压体为吸收制品的组件，则用胶带把吸收制品以平面构型粘到刚性平坦表面，并小心地将层压体与吸收制品的其他组件分开。如果需要，可以使用外科手术刀和/或低温喷雾(诸如Cyto-Freeze(Control Company,TX,USA))从吸收制品的其他组件移除层压体，以避免层压体的延伸。一旦已经从制品移除层压体，就开始如上所述冲切样品。
可从包含待分析层压体的任何位置切割样品。当选择用于取样的位置时，应注意避免吸收制品中的压花区域(如果有的话，在该区域中层压体在制品制备过程中可能已被压碎和/或压缩)，以及任何折痕、皱褶或撕裂。
图像采集：
根据制造商的说明设置和校准该显微CT仪器。将样品置于合适的夹持器中，在内径为至少4mm的两个低密度材料(诸如泡沫)环之间。这允许样品的中心区域水平放置并且在不使任何其他材料直接邻近样品的上表面和下表面的情况下被扫描。在该中心区域内进行分析。收集连续3μm各向同性体素的单个3D数据集。3D数据集以中心分析区域为中心，在XY平面中的每一侧上具有7mm的尺寸并且具有足够数量的片段以完全包括样品的Z方向。用45kVp和88μA的光源采集图像，无需附加的低能量滤波器。电流和电压设置可被优化以产生投影数据中的最大对比度，其中足够的x射线穿透样品，但是一旦优化，所有基本上类似的样本保持恒定。获得总共3200个投影图像，其具有1000ms的积分时间和3个平均值。使用仪器配置的采集和重构软件将投影图像重构成具有3μm各向同性空间分辨率的3D数据集，并以16位RAW格式储存以保存完整的检测器输出信号以供分析。
图像处理：
将3D数据集加载到图像分析软件中，并通过从3D数据集中移除围绕的夹持器和低密度安装材料，将其修剪为分析区域的矩形棱柱3D图像。进行修剪，使得分析区域中最大量的样品保留在3D图像中，并且最大程度减小样品上方和下方的空白空间。为了方便数据分析，将修剪后的3D图像从16位缩放至8位，并使用Otsu的方法(该方法计算使加权的类间方差最小化的阈值水平)计算阈值，以分离和移除由于空气引起的背景信号，但保持样品图像内来自膜和纤维的信号。包含体素的膜和/或纤维被称为“材料”体素。
在修剪后的3D图像上执行连通分量算法(connected components algorithm)，该算法识别26-连通(接触它们的面、边缘或角中的一者)至任何邻近材料体素的任何材料体素并将其组在一起。包含少于1000个连通的体素的任何材料体素集被识别为噪声并从3D图像中去除。
3D图像被取向为使得膜上表面尽可能地接近与XY平面平行。
使用Z方向矢量识别膜层并将其区别于非织造纤维，使得在给定XY平面位置的情况下，从3D图像的顶部行进至底部的典型Z方向矢量将首先穿过膜，然后穿过下面的非织造纤维。然而，在孔形成于膜层中的区域中，纤维可为首先遇到的材料，并且必须与膜层区分开。随着单个Z方向矢量从3D图像的顶部向下行进，在矢量穿过首先遇到的材料时，矢量中可能存在一系列连续材料体素。该系列连续材料体素中的最后一个材料体素被标识为可能的膜下表面或“膜的底部”体素。随着Z方向矢量穿过3D图像中的每个XY平面位置重复该过程，并识别膜的所有可能底部体素。在3D图像中的仅所识别的可能膜底部体素上再次执行连通分量算法，该算法将可能的膜底部体素组在一起，该可能的膜底部体素26-连通(接触它们的面、边缘或角中的一者)至相邻可能的膜底部体素。将膜的下表面识别为可能的膜底部体素的单个最大连续集。
沿着Z方向矢量，低于所识别膜层的下表面从一条纤维结束之处至下一条下面的纤维开始之处测量纤维-至-纤维距离。如果在Z方向矢量中未识别出膜体素，则由于膜层中的孔穴或孔，忽略从该矢量的任何距离测量值。也忽略任何不会遇到任何纤维的Z方向矢量。计算3D图像中所有距离测量值的中值纤维-至-纤维距离，并且精确记录至0.1μm。以类似的方式分析总共三个基本上类似的平行膜-非织造层压体样品，并且报告三次所记录中值纤维-至-纤维距离的平均值，精确至0.1μm。
实施例
实施例1：样品制备I
利用图7和图11A的第二元件成形单元，根据图6A的工艺制备具有多个第一元件4和多个突起部7P的层压体1。使用由6旦尼尔PE/PET双组分聚合物制备的15gsm热风穿透梳理成网非织造材料以及使用膜挤出机由聚乙烯树脂制备的12gsm聚合物膜来制备层压体1。将非织造材料供应到聚合物膜的第二表面上以形成前体层压体，同时膜仍足够软化以粘结到非织造材料上。将前体层压体进料到真空成形部分中以在聚合物膜上形成第一元件。将具有第一元件的前体层压体进料至第二元件成形单元以形成突起部以获得层压体1。齿被布置成交错的图案，并且被取向成在MD上具有长轴并且在CD上具有短轴。将凸辊加热至约80℃(膜层的聚乙烯膜的软化点)。
图13A和图14A为层压体1的膜侧的扫描电子显微镜(“SEM”)(Quanta 450，FEI)图像。图13B为层压体1的非织造侧的SEM(Quanta450，FEI)图像。图14A中的7P1、7P2和7P3表示单独的突起部7P。图14B-14D为图14A的层压体1的放大更高倍部分的SEM(Quanta 450，FEI)图像，其示出了膜侧中分别围绕突起部7P1、7P2和7P3的区域。据观察，第二元件7(在这种情况下为突起部7P)具有拱形壁，并且第一元件4具有扩大的开口端部。还观察到，存在两个邻近的突起部7P，每个突起部具有一个或多于一个第一元件4，该第一元件的开口远侧端部比位于两个邻近的突起部7P之间的着陆区8中的第一元件4的最大开口远侧端部大至少1.5倍。还观察到，突起部7P中不存在撕裂或破裂。
根据与制备层压体1相同的工艺制备具有多个第一元件4和多个突起部的层压体2。使用由3旦尼尔PE/PET双组分聚合物制备的15gsm热风穿透梳理成网非织造材料以及使用膜挤出机由聚乙烯树脂制备的12gsm聚合物膜来制备层压体2。
根据与用于制备层压体1相同的方法制备具有多个第一元件4和多个突起部7P的层压体3。使用由2.5旦尼尔PP聚合物制备的10gsm纺粘非织造材料以及使用膜挤出机由聚乙烯树脂制备的12gsm聚合物膜来制备层压体3。
根据与用于制备层压体1相同的工艺制备具有与层压体1的那些第一元件相同的第一元件4并且不具有突起部的层压体4-6，不同的是进行第二元件成形步骤。使用与用于层压体1的膜层和非织造层相同的膜层和非织造层来制备层压体4。使用与用于层压体2的膜层和非织造层相同的膜层和非织造层来制备层压体5，并且使用与用于层压体3的膜层和非织造层相同的膜层和非织造层来制备层压体5。
通过移除顶片并使用上文制得的层压体1-6作为顶片，使用Always Thin LongSuper with Wing(Procter and Gamble Company,US)分别制备卫生巾样品1-6。从包装中取出卫生巾(Always Thin Long Super with Wing)，并展开。在卫生巾的顶片侧上施加冷冻喷雾，并小心地将顶片从卫生巾中移除。然后将由层压体1-6形成的新顶片分别施加到移除顶片的卫生巾上，并且在不用胶的情况下将新顶片和移除顶片的卫生巾夹合，以分别获得具有层压体1-6的样品1-6。在测试之前，使得样品平衡至受控室温并保持至少两个小时。
实施例2：样品制备II
根据与制备层压体1相同的工艺制备具有多个第一元件4和多个凹槽7R的层压体7。使用由6旦尼尔PE/PET双组分聚合物制备的15gsm热风穿透梳理成网非织造材料以及使用膜挤出机由聚乙烯树脂制备的12gsm聚合物膜来制备层压体7。将非织造材料供应到聚合物膜的第二表面上以形成前体层压体，同时膜仍足够软化以粘结到非织造材料上。将前体层压体进料到真空成形部分中以在聚合物膜上形成第一元件。将具有第一元件的前体层压体进料至第二元件成形单元以形成凹槽以获得层压纤维网。齿被布置成交错的图案，并且被取向成在MD上具有长轴并且在CD上具有短轴。将凸辊加热至约80℃(膜层的聚乙烯膜的软化点)。
根据与制备层压体1相同的工艺制备具有多个第一元件4、多个凹槽7R的层压体8。使用由2.5旦尼尔PP聚合物制备的10gsm纺粘非织造材料以及使用膜挤出机由聚乙烯树脂制备的12gsm聚合物膜来制备层压体8。
图15A和图15B分别为层压体4的放大高倍部分的非织造层侧和膜侧的SEM(Quanta450，FEI)图像。图16为在层压体7的凹槽7R的宽度方向上的层压体7的横截面的SEM(Quanta450，FEI)图像。据观察，凹槽7R具有倾斜侧壁6和凹的底部区域10，并且底部区域10具有非常小的平台区域，并且具有多个第一元件，该第一元件具有开口端部。
图17A为层压体8的非织造层侧的放大高倍部分的SEM(Quanta450，FEI)图像。图17B-17D为图17A的放大更高倍部分的SEM(Quanta450，FEI)图像，分别包括图7R1中所示的凹槽7R1、7R2和7R3。
使用由上文制得的层压体7和层压体8形成的顶片，根据实施例1中所公开的制备方法，使用Always Thin Long Super with Wing(Procter and Gamble Company,US)分别制备卫生巾样品7和8。通过移除顶片并使用从可商购获得的月经垫Dollar GeneralHealth Ultra Thin Long Super with Wings(下文中称为“DG Ultra”)(First Quality,US)中移除的顶片，使用Always Thin Long Super with Wing(Procter and GambleCompany,US)制备样品9。图18A和图18B为所移除顶片的膜侧(面向皮肤侧)及其横截面的光学显微镜(配有MRC5相机(Zeiss)的Discovery V20 Stereolight显微镜)图像。据观察，Y形压花区域是压缩的和平坦的，并且基本上没有孔。在测试之前，使得样品平衡至受控室温并保持至少两个小时。
实施例3：采集时间
根据上文“测试方法”中所述的采集时间测量方法来测量在实施例1和2中获得的样品1-7和9的采集时间，并且结果示于表1中。
表1
Figure GDA0003583896050000371
表1(续)
Figure GDA0003583896050000372
根据上文“测试方法”中所述的采集时间测量方法来分别测量样品8和样品6的采集时间，并且结果示于表2中。
表2
Figure GDA0003583896050000381
实施例4：污渍感知
根据上文“测试方法”中的污渍感知测量方法，在5分钟时间点时测量在实施例1和2中获得的样品1-7和9的平均色度，并且示于表3中。
表3
Figure GDA0003583896050000382
图22-28为样品1-7的宏观图像，并且图31为在上文“测试方法”中的污渍感知测量方法中获得的样品9在5分钟时间点时获得的宏观图像。
根据上文“测试方法”中的污渍感知测量方法，在5分钟时间点时测量在实施例2中获得的样品8和在实施例1中获得的样品6的平均色度，并且示于表4中。
表4
样品8 样品6
5分钟后的平均色度 16.89 44.96
图29和图30分别为在污渍感知测量方法中获得的样品8和6在5分钟时间点时获得的微观图像。
实施例5：样品制备III
利用与图12所示的元件类似的第二元件成形单元，根据图6B中示意性示出的工艺制备具有多个第一元件(70目)和作为第二元件的多个孔(28个孔/cm2至29个孔/cm2)的层压体10。使用由6旦尼尔PE/PET双组分纤维制备的15gsm热风穿透梳理成网非织造材料以及使用膜挤出机由聚乙烯树脂制备的12gsm聚合物膜来制备层压体10。通过在经过烘箱和/或压延辊时优化非织造材料生产条件诸如烘箱气流温度、热空气压力和纤维网张力来制备具有高厚度的梳理成网非织造材料。将梳理成网非织造材料供应到聚合物膜的第二表面上以形成前体层压体，同时膜仍足够热以粘结到非织造材料上。
使用由2.5旦尼尔PP纤维制备的10gsm纺粘非织造材料和使用膜挤出机由聚乙烯树脂制备的12gsm聚合物膜，根据图6B示意性示出的利用图12的设备的工艺制备层压体11，该层压体具有与用于层压体10的离散延伸元件和孔相同的离散延伸元件(70目)和孔(28至29个孔/cm2)。
使用膜挤出机由聚乙烯树脂制备的22.4gsm聚合物膜用来制备具有相同离散延伸元件(70目)和孔(24个孔/cm2至25个孔/cm2)的聚合物膜1。
图19和图20分别为层压体10和聚合物膜1的膜侧的20倍光学显微镜(配有MRC5相机(Zeiss)的Discovery V20 Stereolight显微镜)图像。
使用由层压体10和11以及聚合物膜1形成的顶片，根据实施例1中所述的方法分别制备卫生巾样品10、11和12。在测试之前，使得样品平衡至受控室温并保持至少两个小时。
实施例6：采集时间和污渍感知
根据上文“测试方法”中的采集时间测量方法来测量样品10和11的采集时间，并且结果示于表5中。根据上文“测试方法”中的污渍感知测量方法在2分钟时间点时测量样品10和11的平均色度，并且结果示于表5中。
表5
Figure GDA0003583896050000391
Figure GDA0003583896050000401
图32和图33分别为在上文“测试方法”中的污渍感知测量方法中获得的样品10和比较样品11在2分钟时间点时获得的显微图像。
实施例7：纤维-至-纤维距离
根据上文“测试方法”中描述的纤维-至-纤维距离测量方法来测量样品10和11的非织造层中的沿z方向的纤维-至-纤维距离，并且结果示于表6中。
表6
Figure GDA0003583896050000402
实施例8：柔软性
使用包括表7中所指定的那些特征在内的产品特征来测量样品10和12的柔软性，其中17名感官专门小组成员经广泛训练，用其所有感官在0-100上评定离散产品特征的强度。数据报告为整个组的平均值。结果示于下表7中。与样品12(在面向皮肤的表面中具有22.4gsm膜层)相比，在面向皮肤的表面中具有12gsm膜层的样品10在所有四个项目中均显示有利的得分。
表7
样品2 比较样品3
有绒毛感 10.2 1.7
塑料感 35.5 58.6
棉质感 31.1 15.7
粗糙感 22.0 46.1
在0-100pt标度上评估所有属性，强度锚定为0＝无，50＝中等，100＝极高。
本文所公开的量纲和值不应理解为严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个此类量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。
除非明确排除或以其它方式限制，本文中引用的每一篇文献，包括任何交叉引用或相关专利或专利申请以及本申请对其要求优先权或其有益效果的任何专利申请或专利，均据此全文以引用方式并入本文。对任何文献的引用不是对其作为与本发明的任何所公开或本文受权利要求书保护的现有技术的认可，或不是对其自身或与任何一个或多个参考文献的组合提出、建议或公开任何此类发明的认可。此外，当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文献中相同术语的任何含义或定义矛盾时，应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。
虽然已举例说明和描述了本发明的具体实施方案，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可作出多个其它变化和修改。因此，本文旨在于所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有此类变化和修改。

Claims (17)

1.一种层压纤维网，包括聚合物膜层、非织造层、第一侧面和第二侧面，所述聚合物膜层包括聚合物膜，所述非织造层包括非织造纤维网，所述第一侧面包括所述聚合物膜，所述第二侧面包括所述非织造纤维网，所述层压纤维网还包括从所述聚合物膜延伸的多个第一元件，所述第一元件为微孔、微泡、开孔突起部、非开孔突起部或纤丝；
其中当根据纤维-至-纤维距离测量法测量时，所述非织造层包括在z方向上两条邻近纤维之间55µm以上的中值距离，其中所述z方向是指非织造层的厚度方向。
2.根据权利要求1所述的层压纤维网，当根据所述纤维-至-纤维距离测量法测量时，所述非织造层包括在z方向上两条邻近纤维之间在60µm至200µm范围内的中值距离。
3.根据权利要求1所述的层压纤维网，其中所述聚合物膜层是亲水性的，并且所述非织造层是亲水性的、疏水性的，或亲水性的和疏水性的组合。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的层压纤维网，其中所述非织造纤维网为纺粘非织造材料或梳理成网非织造材料。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的层压纤维网，其中所述非织造纤维网为梳理成网非织造材料，所述梳理成网非织造材料由纤维旦尼尔不小于5的纤维形成。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的层压纤维网，其中所述层压纤维网还包括多个第二元件，所述第二元件选自突起部、孔、压花、凹槽以及它们的组合。
7.根据权利要求6所述的层压纤维网，其中所述第二元件中的每一者包括至少一个第一元件。
8.根据权利要求6所述的层压纤维网，其中所述第二元件由所述层压纤维网的所述第一侧面朝向所述层压纤维网的所述第二侧面形成，并且所述第二元件中的每一者具有延伸至所述非织造层的至少一部分的侧壁。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的层压纤维网，其中所述聚合物膜层具有18gsm或更小的基重。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的层压纤维网，其中所述聚合物膜层具有在10gsm至15gsm范围内的基重。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的层压纤维网，其中所述非织造层具有30gsm或更小的基重。
12.根据权利要求6所述的层压纤维网，其中所述第二元件的密度为20个第二元件/cm2层压纤维网至40个第二元件/cm2层压纤维网。
13.根据权利要求1-3中任一项所述的层压纤维网，其中所述多个第一元件通过真空成形方法或机械变形方法形成。
14.根据权利要求6所述的层压纤维网，其中所述多个第二元件通过机械变形方法形成。
15.一种吸收制品，包括液体可透过的顶片、液体不可透过的底片以及设置在所述顶片和所述底片之间的吸收芯，
其中所述顶片包括根据权利要求1-14中任一项所述的层压纤维网。
16.根据权利要求15所述的吸收制品，其中所述层压纤维网的所述聚合物膜层为所述吸收制品中面向穿着者皮肤的最外层。
17.根据权利要求15所述的吸收制品，其中所述层压纤维网的所述非织造层为所述吸收制品中面向穿着者皮肤的最外层。
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