CN114099153A - 用于制造成型膜的设备 - Google Patents

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CN114099153A CN202111416912.3A CN202111416912A CN114099153A CN 114099153 A CN114099153 A CN 114099153A CN 202111416912 A CN202111416912 A CN 202111416912A CN 114099153 A CN114099153 A CN 114099153A
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B·C·卢米斯
J·R·伦纳
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Abstract

本发明涉及一种用于制造成型膜的设备，所述设备包括：第一成型站，其构造成接收聚合物幅材，所述第一成型站具有第一成型结构，所述第一成型结构包括构造成在所述聚合物幅材中形成多个孔的多个第一开口；第二成型站，其构造成在所述聚合物幅材已经开孔之后从所述第一成型站接收所述聚合物幅材，所述第二成型站包括第二成型结构，所述第二成型结构包括多个第二开口以及构造成在所述聚合物幅材中形成凸起区域的覆盖图案，以创建三维成型膜。

Description

用于制造成型膜的设备
本申请是名称为“成型膜和用于制造所述成型膜的设备”、国际申请日为2017年05月02日、国际申请号为PCT/US2017/030644、国家申请号为201780034639.3的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉参考
本申请要求2016年5月2日提交的美国临时专利申请序列号62/330,589和2016年8月1日提交的美国临时专利申请序列号62/369,624的优先权，两个临时专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及成型膜和用于制造所述成型膜的设备。本发明的成型膜可以用于吸收性最终产品中以传输流体。
背景技术
成型膜用于最终产品，诸如吸收制品，包括例如女性卫生产品、成人失禁产品和婴儿尿布。可以用于此类产品中的一种类型的成型膜是所谓的顶片，所述顶片是最终产品的顶层，其接触最终产品的使用者(穿用者)的皮肤。希望由塑料膜制成的顶片具有软布的视觉外观和柔软性，而不是硬塑料膜。然而，在实现柔软性和令人愉悦的视觉外观(例如图案可见性、低光泽度等)和顶片到最终产品的可转化性以及在由使用者穿用时顶片在最终产品中的性能(例如表面分布、湿度、遮蔽、再润湿性等)之间存在折衷。
顶片的视觉外观(包括孔的图案和大小)通过“热”成型或热压成型产生，其可以包括材料幅材的真空成型、液压成型、压花、机械穿孔等。在真空成型和液压成型工艺中，幅材沉积在旋转成型结构(诸如筛网)上，所述旋转成型结构包括对应于所需图案的开口。在真空成型工艺中，相对真空跨成型结构建立，以使得幅材被拉入开口中，从而在膜表面上形成一系列突起。如果真空差异足够，则诸如微孔的开口可以形成在幅材中、在每个突起的顶点处。在液压成型工艺中，可以通过在幅材的与成型结构相对的侧面处引导高压水流来形成类似的突起/微孔。水流的压力迫使幅材进入成型结构的开口中。如果施加足够的压力，则孔形成在幅材中、在每个突起的顶点处。孔还可以使用机械方法(诸如针刺法)形成，但是此类方法可能需要附加步骤以提供趋于增强最终膜的感知柔软性的三维性。
吸引用户的视觉外观常规上通过大的水力半径产生，所述大的水力半径也应该促进吸收，并且因此提高相对高的卡钳测量值或厚度，这可能使得膜更难以转化成最后的最终产品。柔软性可以通过较软的聚合物、柔性微结构和缓冲结构产生。然而，在高温下形成材料幅材可以使所得的膜更硬且更不柔软。相反，较软的膜往往更难以转化成最终产品。
通常，与由非织造材料制成的顶片相比，由塑料膜制成的顶片在用于最终产品时具有更好的性能特征。然而，由塑料膜制成的顶片可能具有更高光泽的视觉外观，并且因此可能比非织造顶片更“看起来像塑料”，并且塑料膜顶片可能比非织造顶片让穿用者感觉更“粘”或“发粘”。
通常的开孔顶片通常通过具有圆形、细长、六边形和/或狭缝形状的热压成型孔来产生视觉外观，但是存在挑战以产生独特且有效的视觉外观。另一方面，由于用来产生此类结构的激光雕刻技术，压花顶片可能具有独特的视觉外观，但是与开孔顶片相比，压花顶片通常具有非常小的液压半径和较低的性能。另外，压花顶片通常需要较高的基重以获得对用户更有吸引力的视觉外观。
期望创建一种顶片，所述顶片1)具有独特且有效的视觉外观，以向使用者传达保护的承诺，2)为使用者提供非凡的柔软性，3)确保至少与常规膜相当的性能，并且4)能够在常规设备上转化成最终产品。
发明内容
本发明的一方面提供一种成型膜，所述成型膜包括：大致位于第一平面中的第一表面；大致位于平行于所述第一平面并与所述第一平面间隔开的第二平面中的第二表面；以及大致位于平行于所述第一平面和所述第二平面并与所述第一平面和所述第二平面间隔开的第三平面中的第三表面，所述第三平面位于所述第一平面与所述第二平面之间。多孔结构在所述第二表面与所述第三表面之间延伸，并且多个凸起区域具有在所述第一表面与所述第三表面之间延伸的侧壁以及限定所述第一表面的顶部部分。所述多个侧壁、所述多孔结构和所述第一平面限定多个收集容积。
在一个实施例中，所述多个凸起区域包括多个微孔。在一个实施例中，所述微孔以40至120目图案布置。在一个实施例中，所述微孔以80目图案布置。在一个实施例中，所述微孔以100目图案布置。
在一个实施例中，所述第一平面与所述第二平面之间的距离在约500μm与约1200μm之间。在一个实施例中，所述第一平面与所述第二平面之间的所述距离在约500μm与约1000μm之间。在一个实施例中，所述第一平面与所述第二平面之间的所述距离在约600μm与约900μm之间。
在一个实施例中，所述多孔结构包括原纤化结构。
在一个实施例中，所述凸起区域是脊部。在一个实施例中，所述脊部是大致直的。在一个实施例中，所述脊部是大致弯曲的。在一个实施例中，所述凸起区域形成多个螺旋。
在一个实施例中，所述成型膜包括三层，包括芯层和在所述芯层的相对侧上的两个表层。
在一个实施例中，所述收集容积是凹穴。在一个实施例中，所述收集容积是通道。
根据本发明的一方面，提供了一种吸收制品，其包括：顶片，其构造成当所述吸收制品由使用者穿用时接触所述吸收制品的所述使用者的皮肤。所述顶片包括成型膜，并且所述成型膜包括：大致位于第一平面中的第一表面；大致位于平行于所述第一平面并与所述第一平面间隔开的第二平面中的第二表面；以及大致位于平行于所述第一平面和所述第二平面并与所述第一平面和所述第二平面间隔开的第三平面中的第三表面，所述第三平面位于所述第一平面与所述第二平面之间。多孔结构在所述第二表面与所述第三表面之间延伸，并且多个凸起区域具有在所述第一表面与所述第三表面之间延伸的侧壁以及限定所述第一表面的顶部部分。所述多个侧壁、所述多孔结构和所述第一平面限定多个收集容积。所述吸收制品包括：不透液体的底片，其构造成与由所述使用者穿着的衣服接触；以及定位在所述顶片与所述底片之间的吸收芯。
在一个实施例中，所述吸收制品包括定位在所述顶片与所述吸收芯之间的子层。
根据本发明的一方面，提供了一种用于制造成型膜的设备。所述设备包括：第一成型站，其构造成接收聚合物幅材。所述第一成型站具有第一成型结构，所述第一成型结构包括构造成在所述聚合物幅材中形成多个孔的多个第一开口。所述设备包括第二成型站，其构造成在所述聚合物幅材已经开孔之后从所述第一成型站接收所述聚合物幅材。所述第二成型站包括第二成型结构，所述第二成型结构包括多个第二开口以及构造成在所述聚合物幅材中形成凸起区域的覆盖图案，以创建三维成型膜。
在一个实施例中，所述多个第一开口以40至120目图案布置。
在一个实施例中，所述多个第二开口以40目图案布置。
在一个实施例中，构造成形成凸起区域的所述覆盖图案包括螺旋图案。
本发明的这些和其他方面、特征和特性，以及结构的相关元件的操作的方法和功能以及零件的组合和制造的经济性在考虑到以下描述和所附权利要求并参考附图时将变得更加明显，所有这些形成本说明书的一部分。然而，应该清楚地理解，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在作为本发明的限制的定义。如说明书和权利要求书中所使用，单数形式的“一(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”包括复数指示物，除非上下文另有明确规定。
附图说明
以下附图的部件被示出来强调本公开的一般原理，并且不一定按比例绘制。为了一致性和清楚性起见，在整个附图中根据需要重复指定对应部件的参考字符。
图1A和图1B是现有技术的成型膜的部分的示意性透视图；
图2是根据本发明的实施例的成型膜的一部分的示意性透视图；
图3是根据本发明的实施例的用来形成膜的设备的示意图；
图4是根据本发明的实施例的用来形成膜的设备的示意图；
图5A是根据本发明的实施例的成型膜的一部分的顶视图；
图5B是图5A中所示的成型膜的一部分的更详细的顶视图；
图6A是根据本发明的实施例的成型膜的一部分的顶视图；
图6B是大致沿图6A中的线6B-6B截取的图6A的成型膜的剖视图；
图7是根据本发明的实施例的成型膜的一部分的顶视图；
图8是根据本发明的实施例的成型膜的一部分的示意图；
图9A是根据本发明的实施例的成型膜的一部分的顶视图；
图9B是大致沿图9A中的线9B-9B截取的图9A的成型膜的剖视图；
图10A至图10D是根据本发明的实施例的成型膜的部分的顶视图；
图11是根据本发明的实施例的成型膜的一部分的顶视图；
图12A至图12C是根据本发明的实施例的成型膜的部分的顶视图；
图13是根据本发明的实施例的成型膜的一部分的顶视图；
图14是根据本发明的实施例的成型膜的一部分的顶视图；
图15是根据本发明的实施例的吸收制品的示意图。
图16是总结在现有技术的垫子上使用4ml合成血液(11cP)的多次透湿时间的测试结果的图，其比较本发明的实施例与现有技术的顶片；
图17是总结在现有技术的垫子上使用合成血液(11cP)的第三次侵染(insult)后再润湿性的测试结果的图，其比较本发明的实施例与现有技术的顶片；
图18是总结在现有技术的垫子上使用4ml合成血液(11cP)的多次透湿时间的测试结果的图，其比较本发明的实施例与现有技术的顶片；
图19是总结在现有技术的垫子上使用合成血液(11cP)的第三次侵染后再润湿性的测试结果的图，其比较本发明的实施例与现有技术的顶片；
图20是总结根据本发明的实施例的成型膜与现有技术的顶片之间的配对比较黑盒柔软性测试的结果的图；
图21是总结根据本发明的实施例的成型膜与现有技术的顶片之间的配对比较黑盒柔软性测试的结果的图；
图22是总结在现有技术的垫子上使用4ml合成血液(11cP)的多次透湿时间的测试结果的图，其比较本发明的实施例与现有技术的两个顶片；
图23是总结在现有技术的垫子上使用合成血液(11cP)的第三次侵染后再润湿性的测试结果的图，其比较本发明的实施例与现有技术的两个顶片；
图24是总结以30°倾斜取向的现有技术的垫子上使用合成血液(11cP)的径流的测试结果的图，其比较本发明的实施例与现有技术的两个顶片；
图25是总结在现有技术的垫子上使用4ml合成血液(11cP)的多次透湿时间的测试结果的图，其比较本发明的实施例与现有技术的两个顶片；
图26是总结在现有技术的垫子上使用合成血液(11cP)的第三次侵染后再润湿性的测试结果的图，其比较本发明的实施例与现有技术的两个顶片；
图27是总结以30°倾斜取向的现有技术的垫子上使用合成血液(11cP)的径流的测试结果的图，其比较本发明的实施例与现有技术的两个顶片；并且
图28是总结在现有技术的垫子上在5分钟后在0.13psi下使用合成血液(11cP)转移到拾取纸的湿度的测试结果的图，其比较本发明的实施例与现有技术的两个顶片。
具体实施方式
图1A和图1B是用热压成型制造方法形成的现有技术的成型膜10的部分的示意性透视图。如图所示，成型膜10通常包括大致位于第一平面FP中的第一表面12和大致位于第二平面SP中的第二表面14。如图所示，第一表面12位于第二表面14上方，并且第二表面14构造成在转变成最终产品(诸如女性卫生巾或其他吸收制品)时接触最终产品的芯。膜10的第一表面12构造成在使用者穿用包括膜10的最终产品时接触使用者的皮肤。
热压成型工艺可以用来在膜10中产生多个开口16，并且将膜的源自第一平面FP的部分向下拉向第二平面SP，从而在膜10的第一表面12与第二表面14之间产生三维厚度(测量为膜的卡钳测量值)。如图所示，随着开口16的大小增加，更多材料从第一表面12移除，这增加膜10的厚度和卡钳测量值。类似地，随着开口16的大小减小，更少材料从第一表面12移除，这减小膜10的厚度和卡钳测量值。所述多个开口16形成图案并且对膜10的视觉外观有贡献。
图2是根据本发明的实施例的成型膜20的一部分的示意性透视图。如图所示，膜20是多平面膜，其通常包括大致位于第一平面FP中的第一表面22和大致位于第二平面SP中的第二表面24。第一平面FP与第二平面SP间隔开并且大致平行。在所示实施例中，第一平面FP位于第二平面SP上方。第一表面22可以位于皮肤层面(skin level)并且在最终产品(诸如吸收制品，包括成型膜20)由使用者穿用时接触最终产品的使用者的皮肤，并且第二表面24将接触最终产品的芯，诸如女性卫生巾。
在图2中所示的多平面结构成型之前，多个孔23可以通过热压成型工艺形成在膜中，所述热压成型工艺的示例在下面进一步详细描述。所述多个孔23可以是以40至120目的图案布置的微孔。如本文所用的“目”或“目图案”定义为每线性英寸的孔或开口的数量。在一个实施例中，微孔可以布置成40目图案。在一个实施例中，微孔可以布置成43目图案。在一个实施例中，微孔可以布置成80目图案。在一个实施例中，微孔可以布置成100目图案。在所示实施例中，微孔中的每一个位于三维突起的端部，所述三维突起具有朝向使用者向上取向的凸侧并构造成接触使用者的皮肤。
热压成型工艺还可以用来在形成微孔23的同时或之后产生多个开口25，所述多个开口从第一表面22延伸到大致位于第三平面TP中的中间表面26，所述中间表面位于第一表面22与第二表面24之间。所述多个开口25的形成产生多个“凹穴”，其用作用于收集流体的收集容积，其中每个凹穴由邻近侧壁27周向环绕，所述邻近侧壁是呈脊部28形式的凸起区域的一部分。在形成开口25、脊部28和凹穴的过程中，膜的从第一表面22的剩余部分(即，脊部28的顶部)移位的部分可以扭曲以形成多孔结构，在该实施例中，所述多孔结构是在中间表面26与第二表面24之间延伸的原纤化结构29。收集容积或凹穴各自通常由侧壁27、原纤化结构29和第一平面FP限定。开口25可以具有任何形状，并且凹穴的深度可以通过开口25的大小来控制。所示实施例不旨在以任何方式进行限制。
例如，根据本发明的实施例，第一表面22可以被设计成包括凸起区域，所述凸起区域是任何形状的线或区域，例如，几何图案、花等。膜的大致位于中间表面26与第二表面24之间的部分(即，多孔结构)可以具有原纤化结构29，如图所示，或者可以包括多个孔，或者没有任何结构。另外，大致位于第一平面FP中的脊部28的顶部可以包括或可以不包括所述多个微孔23，并且如果脊部28的顶部包括多个微孔，则孔可以是二维孔，其厚度大约等于原始幅材的厚度。此外，在一个实施例(未示出)中，突起可以被取向成使得突起的凸侧指向第二平面SP。
用于制造成型膜的设备和方法
图3示意性地示出根据本发明的实施例可以用来制造成型膜的真空成型设备300的实施例。如图所示，设备300包括挤出模头302，所述挤出模头位于挤出机(未示出)的端部并且构造成形成聚合物幅材304或挤出物。如本领域的普通技术人员所理解，聚合物幅材304可以是单层或多层聚合物幅材。
在图3所示的实施例中，聚合物幅材304离开挤出模头302并沉积在第一成型结构306上，所述第一成型结构围绕在其中抽真空的固定真空槽308旋转。第一成型结构306和固定真空槽308是第一成型站307的一部分。第一成型结构306包括以一个或多个图案布置的多个开口306a。当第一成型结构306上的聚合物幅材304经过真空槽308时，聚合物幅材304的直接位于第一成型结构306中的开口306a上方的部分被拉入开口中以在聚合物幅材304的面向第一成型结构306的表面上形成突起，并且如果抽出的真空足够高(更负)，则在突起的端部处形成孔以形成有孔幅材310。有孔幅材310由辊312从第一成型结构306拉出，并且在被输送到作为第二成型站317的一部分的第二成型结构316之前行进到另一个辊314。两个辊312、314的布置允许有孔幅材310倒置以使得幅材的与第一成型结构306接触的表面不接触第二成型结构316。
第二成型结构316包括多个开口316a，所述多个开口以与第一成型结构306中的所述多个开口306a不同的一个或多个图案布置。当第二成型结构316上的有孔幅材310经过在其中抽真空的固定真空槽318时，有孔幅材310的部分被拉入所述多个开口316a中，以形成具有根据本文所述的本发明的实施例的三维结构的成型膜320。成型膜320可以由一个或多个辊322输送到卷绕器324并卷绕成卷形物326，以便以后转化成吸收制品。附加辊可以在整个设备300中使用以将聚合物幅材输送到卷绕器324。所示实施例不意图以任何方式进行限制。例如，在另一个实施例中，代替将聚合物幅材304直接挤出到第一成型结构306上，先前已经挤出到冷却(chilled)辊上并淬冷(quenched)成固体聚合物幅材的聚合物幅材可以再加热并输送到第一成型站307。
图4示出根据本发明的实施例可以用来制造成型膜的液压成型设备400的实施例。如图所示，先前已经挤出并淬冷的聚合物幅材402可以从主轴404展开并输送到第一成型站407，所述第一成型站包括构造成围绕固定真空槽408旋转的第一成型结构406。第一成型站407还包括布置在延伸到包含图4的纸张中的长且窄宽度的区域中的多个加压液体喷嘴410，并且通常与成型结构406下方的固定真空槽408对准。液体喷嘴410构造成在幅材402经过真空槽408时，在约200psi至约800psi的压力下将液体(诸如水)的重叠流412提供到聚合物幅材402的外表面上。在一个实施例中，液体喷嘴410中的液体可以具有约400psi至约800psi的压力。可以加热液体以帮助软化聚合物幅材402。液体流412具有足够的压力以将聚合物幅材402的部分推入第一成型结构406的多个开口406a中以形成具有与第一成型结构406中的所述多个开口406a相同图案的多个突起。在一个实施例中，压力足够大以在突起的端部处形成孔以形成有孔幅材414。在真空槽408中抽出的真空有助于吸引液体通过聚合物幅材402。
有孔幅材414由辊416从第一成型结构406拉出，并且在输送到作为第二成型站421的一部分的第二成型结构420之前行进到另一个辊418。两个辊416、418的布置允许有孔幅材414倒置以使得幅材的与第一成型结构406接触的表面不接触第二成型结构420。
第二成型结构420包括多个开口420a，所述多个开口以与第一成型结构406中的所述多个开口406a不同的一个或多个图案布置。第二成型站421还包括布置在延伸到包含图4的纸张中的长且窄宽度的区域中的多个加压液体喷嘴424，并且通常与成型结构420下方的固定真空槽422对准。液体喷嘴424构造成在幅材414经过固定真空槽422时，在约200psi至约800psi的压力下将液体(诸如水)的重叠流426提供到有孔幅材414的外表面上。在一个实施例中，液体喷嘴424中的液体可以具有约400psi至约800psi的压力。可以加热液体以帮助软化有孔幅材414。液体流426具有足够的压力以将有孔幅材414的部分推入第二成型结构420的开口中。
当第二成型结构420上的有孔幅材414经过在其中抽真空的固定真空槽422时，有孔幅材414的部分被拉入所述多个开口中，以形成具有根据本文所述的本发明的实施例的三维结构的成型膜428。成型膜428可以由一个或多个辊430输送到干燥器432，以使得可以在输送到卷绕器434并卷绕成卷形物436之前从成型膜428除去来自喷嘴410、424的任何残余液体。附加辊可以在整个设备400中使用以将聚合物幅材输送到卷绕器324。所示实施例不意图以任何方式进行限制。例如，在另一个实施例中，代替将聚合物幅材402从主轴404展开，淬冷的聚合物幅材可以在离开挤出模头之后直接从冷却辊输送到第一成型站407。换句话说，图3中所示的设备300的各方面可以提供在图4中所示的设备400中，反之亦然。
上述设备300、400的成型结构可以包括可以用来产生本文所述的微孔、多孔结构和凸起区域的各种目(每线性英寸的开口)和设计。例如，具有40目与120目之间(诸如80目或100目)的目图案的成型结构可以用在第一成型站中以在聚合物幅材中形成微孔。随后，具有40目或43目图案的成型结构可以用作下伏(underlying)成型结构和具有骨架状结构的第二成型结构，所述骨架状结构具有线形(直和/或弯曲)形式或者例如呈花瓣的形状的实心区域，并且在实心区域之间的大开口可以放置在第二成型站中的下伏成型结构的顶部上。在一个实施例中，下伏成型结构和骨架状结构可以集成为用于第二成型站的一个成型结构。骨架状结构中的实心区域形成凸起区域，并且大开口形成本文所述的成型膜中的收集容积。已经形成在聚合物幅材中的微孔、下伏成型结构中的开口和骨架状结构的组合在收集容积的底部处形成多孔结构。本领域的普通技术人员应理解，本文所述的成型膜的实施例将具有可以在上述设备300、400中使用的相关联成型结构设计。
如果要在图4的液压成型设备400中使用具有43目图案的成型结构，则可以使用2016年12月9日提交的美国专利申请序列号15/374,567(其全部内容以引用的方式并入本文中)描述的设计。如其中所述，成型结构可以在机器方向(即，成型结构的旋转方向)上具有55.5目图案，并且在垂直于机器方向的横向方向上具有43.5目图案。这种图案仍可称为43目图案。
形成结构可以具有均匀的图案，或者可以具有包含不同图案或不包含图案的不同区域。例如，不同区域可以具有不同目图案，所述目图案将转移到聚合物幅材。
示例1
通过具有约500°F的设定温度的挤出膜模头共挤出具有中间(芯)层和两个外(表)层的三层幅材。芯层的厚度约为总膜厚的71.4％，并且表层的每层的厚度约为总膜厚度的14.3％。芯层是基本上由约46wt％线性低密度聚乙烯(LLDPE)、约34wt％高密度聚乙烯(HDPE)、包含表面活性剂的约12wt％聚乙烯基母料和包含白色颜料的约8％聚乙烯基母料组成的共混物。表层的每层是基本上由约42wt％LLDPE、约42wt％HDPE和约16wt％低密度聚乙烯(LDPE)组成的共混物。三层挤出物离开模头并浇铸到旋转速度设定成使得幅材以约250英尺/分钟前进的铸辊上。
具有以80目图案布置的多个孔的第一成型结构用来在幅材中形成多个微孔。第二成型结构用来形成多个开口，所述多个开口形成多个凹穴，所述多个凹穴在凹穴的底部处具有多孔结构。第二成型结构包括：内部部分，所述内部部分具有以40目图案布置的多个椭圆形开口，其中开口的主轴线在横向于幅材的机器方向的方向上取向；和第二部分，所述第二部分放置在第一部分的顶部上，具有多个相互连接的凸起线的设计。所得膜在图5A和图5B中示出。
图5A是根据本发明的实施例的成型膜50的一部分的顶视图，并且图5B是图5A所示的成型膜50的一部分的更详细的顶视图。如图所示，膜50包括大致位于第一平面FP中的第一表面52和大致位于第二平面中的第二表面，所述第二表面在进入纸张中的深度处与第一表面52间隔开。膜50包括呈具有顶部和侧壁的脊部54形式的多个凸起区域，所述侧壁连接并从第一表面52延伸到中间表面56(所述中间表面大致位于第一平面FP与第二平面之间的第三平面TP中)，以使得脊部54的顶部大致位于第一平面FP中。脊部54的顶部之间的开口58形成“收集容积”或“凹穴”或“收集通道”，所述“收集容积”或“凹穴”或“收集通道”在一端由中间表面56限定并且在相对端由第一平面FP限定，并且由脊部54的侧壁55环绕。膜50的多孔或原纤化结构59通常在中间表面56与第二表面之间延伸。原纤化结构59具有多个开口57，所述多个开口具有在上述第二成型站处形成原纤化结构59期间产生的不均匀、随机和不规则形状。在图5A和图5B所示的实施例中，膜50的不是多孔结构59的部分的所有表面(即，脊部54的顶部和侧壁)包括通常为圆形或略微椭圆形形状的微孔53。微孔53可以位于具有凸端和凹端的突起的端部处，其中脊部54的顶部上的凸端大致位于第一表面52处。微孔53形成在上述的第一成型站处。所示实施例不旨在以任何方式进行限制。
例如，膜可以不包括图5A和图5B所示的微孔53。图6A是根据本发明的实施例的成型膜60的一部分的顶视图，并且图6B是大致沿图6A中的线6B-6B截取的剖视图。膜60包括大致位于第一平面FP中的第一表面62以及大致位于第二平面SP中的第二表面64，所述第二平面在进入图6A中的纸张中的深度处与第一平面FP间隔开，如图6B所示。膜60包括多个开口63，所述多个开口由多个凸起区域或脊部66周向环绕，所述凸起区域或脊部包括形成第一表面62的顶部并且具有从第一平面FP延伸到大致位于第三平面TP中的第三表面68的侧壁65，所述第三平面位于第一平面FP与第二平面SP之间。如图6B所示，第一平面FP与第二平面SP之间的距离(即卡钳测量值或压花厚度)约为1200μm。膜60的多孔或原纤化结构69大致位于第二平面SP与第三平面TP之间，并且大致限定第二表面64和第三表面68。原纤化结构69具有多个开口67，所述多个开口具有不均匀、随机和不规则形状，如图6A所示。
在图6A至图6B所示的实施例中，脊部的顶部与原纤化结构之间的开口在脊部的侧壁之间形成“收集容积”或“凹穴”。已经发现，当由使用者穿用时，凹穴对于快速地将体液从使用者的皮肤去除可以有效的，如下面进一步详细讨论。另外，膜50、60的原纤化结构59、69在结合到吸收制品最终产品中时可以防止再润湿性并且确保相对良好的转化。
示例2
根据本发明的实施例，类似于示例1中的上述幅材的共挤出幅材用来形成成型膜70。在幅材离开挤出模头并浇铸在铸辊上之后，具有以43目图案布置的多个孔的第一成型结构用来在幅材中形成多个微孔。具有多个凹槽(在凹槽的底部处具有间隔开口)的第二成型结构用来形成成型膜，所述成型膜在下表面处具有多个开口并且在成型膜的上表面处具有多个凸起区域。
如图7所示，膜70包括多个微孔72以及沿相对于膜70的顶表面73的凹槽76的多个大孔74。凹槽76和大孔74限定布置成花状图案的凸起区域78。由大孔74和凹槽76限定的凸起区域78相对于大孔74升高，以使得凸起区域78的顶部大致位于第一平面中并在由使用者穿用时形成与使用者接触的皮肤层面表面。大孔74终止于第二平面(所述第二平面在进入页面的方向上与第一平面间隔开)中，以使得相继的大孔74有助于限定膜中的凹槽76。
图8是根据本发明的实施例的成型膜80的一部分的示意图，其示出可以通过组合由图2和图5至图7并且如上所述的膜20、50、60、70表示的成型膜的四个不同特征来设计无端(endless)设计的概念。例如，膜80可以包括呈凸起线或脊部82(由图8中的白线表示)、凸起区域84(图8中看起来像花)、大孔或孔洞86(由图8中的黑色圆圈表示)以及多孔或原纤化结构88(由图8中的灰色区域表示)形式的特征。各种特征82、84、86、88可以以不同的图案组合。如图2和图5至图7中所示的成型膜所说明的，并非所有特征82、84、86、88都需要存在于相同膜中，并且未示出的其他组合被认为是本发明的范围的一部分。如本领域的普通技术人员所理解，可以通过使用合适的成型结构和在制造过程中使用此类结构的方法将特征82、84、86、88赋予膜80。
示例3
图9A示出包含图8中示意性示出的设计的成型膜90的实施例，并且图9B是大致沿图9A中的线9B-9B截取的成型膜90的剖视图。成型膜90包括凸起线或脊部92，其连接形状像花瓣的凸起区域或凸起台面94、位于每个凸起区域94的中心的大孔或孔洞96以及多孔或原纤化结构或网98。凸起线92和凸起区域94的顶部大致限定成型膜90的顶表面并且大致位于第一平面FP中，并且多孔或原纤化结构98在膜的底表面大致位于其中的第二平面SP与位于第一平面FP与第二平面SP之间的第三平面TP之间延伸。当成型膜90用作由使用者穿用的吸收制品的顶片时，由凸起区域94和线92形成的顶表面与使用者的皮肤接触，并且底表面与制品的吸收芯接触。凸起区域94提供相对宽的、“蓬松”区域，其可以为使用者提供丝般柔软。多个凹穴或收集通道(容积)95由凸起线92的侧壁、第一平面FP和多孔或原纤化结构98限定。在所示实施例中，多孔或原纤化结构98是网状结构，其包括具有大致方形形状的多个孔99。
为了研究在成型膜的凸起线92和凸起区域94之间的多孔或原纤化结构98的面积以及收集容积或通道95的所得体积对流体处理性能的影响，创建了在凸起区域94之间具有不同间隔的多个样品。通过增加凸起区域94之间的间隔，凸起区域94之间的多孔或原纤化结构98的面积增加，这增加了收集通道(容积)95的体积。凸起线92的长度也增加了。在一个实施例中，凸起区域的面积减小了，并且多孔结构的面积和收集通道的体积增加了。图10A、图10B、图10C和图10D示出所创建的样本。
表I列出图10A、图10B和图10C中分别示出的成型膜100A、100B和100C的多孔或原纤化结构108、凸起台面区域104、孔洞106和凸起线102的面积(以平方英寸和总面积的百分比计)。在设计中使用凸起线92以改善膜的加工并为用来形成凸起区域94和线92的成型结构提供强度。添加孔洞96以提供更吸引人的视觉外观。
表I-成型膜的部分的面积
Figure BDA0003375992920000161
成型膜100A、100B和100C具有相同的凸起(台面)面积和孔洞面积，但具有不同的多孔/原纤化结构面积和凸起线面积。如图10D所示，与成型膜100A、100B和100C相比，成型膜100D具有减小的凸起(台面)面积和增加的多孔/原纤化结构面积。
返回到图9A和图9B，因为多孔/原纤化结构98以及因此收集通道/容积95环绕凸起(台面)区域94并且原纤化结构98低于大致在第一平面FP中的凸起区域94的顶表面，所以收集通道/容积95可以有助于聚集(即，收集)流体并将流体转移到吸收制品的吸收芯中，所述吸收芯将在使用中位于多孔/原纤化结构98下方。而且，因为收集通道/容积95中断连续的凸起台面表面94(除了实线92的小例外)，所以收集通道95可以有助于阻止台面区域94上的流体的分布并促进将流体转移到吸收制品的芯中。体液可能在转移到凸起台面区域(顶表面)94上时遇到障碍，并且因此可能聚集在收集通道区域95中并快速移动远离使用者的皮肤。流体可以从收集通道95通过多孔/原纤化结构98的开口99转移到芯中。因为收集通道95低于成型膜90的顶表面，所以可以减少与使用者的皮肤直接接触的面积量。成型膜90在下面讨论的测试中用作示例3。
示例4
图11示出成型膜110的实施例，其包括呈形成壳的形状的弯曲凸起线112形式的凸起台面区域。原纤化或多孔结构114从弯曲凸起线112的顶表面凹入，并且弯曲凸起线112和原纤化/多孔结构114一起限定弯曲收集通道(即，收集容积)116，其具有穿过其底表面(即，穿过原纤化结构114)的开口117。通常是直的并跨越弯曲收集通道116的附加凸起线118可以用来加强成型膜110的整体结构。如图所示，凹入的收集通道116与台面区域112相比相对较大。在体液的侵染期间，流体可以快速地转移到凹入的收集通道116中并远离台面区域112，所述台面区域作为吸收制品的一部分由使用者穿用时与使用者的皮肤接触。因为台面区域112相对较小，所以在台面区域112(顶表面)上扩散(即，分布)的流体量可以最小化。成型膜110在下面讨论的测试中用作示例4。
不受理论束缚，认为，由于凸起区域的弯曲设计，与凸起区域接触的流体将首先沿着凸起区域行进一小段距离，但是将被快速地拉入收集通道中，因为流体将倾向于沿直线移动。换句话说，流体不太可能停留在弯曲凸起区域上，并且更可能沿着直线行进并进入收集通道中。螺旋设计提供用于比现有技术的膜更快地将流体收集在收集通道中的机制。
示例5
图12A、图12B和图12C分别示出根据本发明的实施例的成型膜120A、120B和120C。成型膜120A大致具有与图11的成型膜110相同的设计。图12B中的成型膜120B的设计中的“壳”121B的尺寸比图12A中的成型膜120A的设计中的“壳”121A的尺寸大约25％，并且图12C中的成型膜120C的设计中的“壳”121C的尺寸比图12A中的成型膜120A中的“壳”121A的尺寸大约40％。图12B的成型膜120B在下面讨论的测试中用作示例5。
图13示出成型膜130的实施例的一部分，所述成型膜具有与图12A的成型膜120A相同的总体设计。如图所示，成型膜130具有形状设计成壳的凸起区域132，并且凸起区域132限定多个收集容积或通道134，所述多个收集容积或通道具有在凸起区域132下方间隔开的多孔结构136。具有多个有孔微突起138的凸起区域132在凸起区域132的台面上方延伸。凸起区域132大致限定将接触穿用吸收制品的使用者的表面，所述吸收制品包括成型膜130作为其顶片或顶层。对于图13中所示的单元“壳”，作为凸起区域132的组合区域的皮肤接触区域被估计为单元“壳”的总面积的约45％，其中收集容积134中的区域被估计为单元“壳”的总面积的约55％。通过改变用来在上述第二成型站中形成凸起区域的成型结构的设计，可以改变该比率。
预期当根据本发明的实施例的成型膜由卷绕器卷绕成卷形物时，成型膜将压缩并且它们的卡钳测量值以及透气率将从卷形物的外侧向芯减小。换句话说，成型膜的朝向卷形物的外侧定位的部分可能比成型膜的朝向卷形物的中心定位的部分具有更大的卡钳测量值。为了研究这种效果，使用不同的聚合物共混物制备具有图12A中大致示出的重复“壳”图案的三种不同的成型膜。膜卷绕到直径约为8英寸的纸芯上，直到成型膜的卷形物的直径约为39英寸。对照样品在生产后立即从卷形物的外层切割，并在老化约8至30天后分析其压花厚度(即，卡钳测量值)和透气率。根据ASTM D645测量压花厚度，但使用直径为2英寸的砧座。在距芯的不同位置处从三个卷形物中的每一个取出样品，并对每个样品进行七次测量。在下面，压花厚度结果列于表II中，并且透气率结果列于表III中。
表II-压花厚度结果
Figure BDA0003375992920000191
表II中列出的结果表明所有三种共混物的类似趋势；当从卷形物的外侧朝向芯取出样品时，所测试的成型膜的卡钳测量值(压花厚度)减小。总的来说，取决于取样的位置以及用来挤出初始聚合物幅材的特定聚合物共混物，卡钳测量值的范围从约600μm到约920μm。
表III-透气率结果
Figure BDA0003375992920000201
表III中列出的结果表明所有三种共混物的类似趋势；当从卷形物的外侧朝向芯取出样品时，所测试的成型膜的透气率降低，这与压花厚度结果相关。总的来说，取决于取样的位置以及用来挤出初始聚合物幅材的特定聚合物共混物，透气率的范围为约115m3/m2/min至约185m3/m2/min。
图14示出成型膜140的实施例，其包括凸起区域，所述凸起区域的形状大致设计为脊部142，其部分是直的并且其部分是弯曲的。脊部142的图案限定不同大小的收集容积，包括大的收集容积144、中间收集容积146和小的收集容积148。四个大的收集容积144大致周向环绕一个中间收集容积146，并且四个大的收集容积144大致周向环绕一个小的收集容积148。收集容积144、146、148中的每一个在其底部具有多孔结构149，并且每个收集容积144、146、148的顶部通常由脊部142的顶部定位在其中的第一平面FP界定。如图所示，中间收集容积146在水平和竖直网格中大致对准，并且小的收集容积148在水平和竖直网格中大致对准，以使得中间收集容积和小的收集容积在对角线上交替。通常，直的凸起脊部142连接中间收集容积146和小的收集容积148的拐角，以为成型膜140提供附加强度。
当膜在第一方向FD和第二方向SD上拉伸时，图14中所示的成型膜140的设计提供收集容积的受控塌缩(collapse)。在所示实施例中，小的收集容积148在第一方向FD上的宽度比中间收集容积146在第一方向FD上的宽度小约40-50％，而小的收集容积148在第二方向SD上的宽度与中间收集容积146在第二方向SD上的宽度大致相同。当成型膜140在第一方向FD或第二方向SD上拉伸时，这种设计允许小的收集容积148比中间收集容积146更快地塌缩。如本文所用的“塌缩”是指围绕相应的收集通道从其延伸的凸起区域和侧壁朝向彼此移动，以基本上减小由侧壁限定的收集容积的大小。当成型膜140在第一方向FD或第二方向SD上拉伸时，大的收集容积144倾向于扭曲，但程度小于小的收集容积148和中间收集容积146。
图15是根据本发明的实施例的吸收制品150的示意图。吸收制品可以是女性卫生巾、婴儿尿布或成人失禁产品。如图所示，吸收制品150包括顶片152、可以是位于顶片152下方的收集分布层(“ADL”)或转移层的子层154、位于子层154下方的吸收芯156、以及不透流体的底片158。顶片152和/或子层154可以是根据本发明的实施例的本文所述的成型膜中的一个。
当由使用者穿用时，顶片152与吸收制品150的使用者接触，并且流体由吸收制品150通过顶片接收。与顶片的凸起区域接触的流体将通过毛细管作用移动到收集容积中的一个，并通过位于收集容积的底部并与子层154接触的多孔结构离开顶片。子层154可以是非织造材料或另一层成型膜。子层154可以构造成横向分布流体并将流体传递到吸收芯156。底片158与吸收芯156的相对侧接触并且构造成防止流体从吸收芯156的底侧漏出到使用者的衣服。
尽管根据本发明的实施例的成型膜可以用作由最终用户穿用的吸收制品中的顶片，但是根据本发明的实施例的成型膜在此类吸收制品中还可以用作子层(例如，ADL或转移层)。换句话说，根据本发明的实施例的成型膜可以提供常规顶片和/或常规子层的功能。预期根据本发明的实施例的成型膜可以用作组合的顶片/子层，以使得可以消除包含顶片和子层两者的常规吸收制品中的一层。
示例1和2的测试
针对包括多次透湿时间、再润湿性和柔软性的性能特性测试表示上述示例1和2的膜以及现有技术的两个顶片。以商标名EquateTM销售的女性卫生巾和以商标名U by
Figure BDA0003375992920000221
销售的女性卫生巾被解构，以使得顶片被去除并且仅使用卫生巾的垫子。根据上述示例1和示例2制成的成型膜附接到现有技术的垫子。另外，第一对照样品制成具有来自Equate卫生巾的顶片，并且第二对照样品制成具有来自Uby Kotex卫生巾的顶片。
用4ml合成血液(11cP)以10ml/min的速率将每个重建的卫生巾侵染三次。记录每次侵染后的透湿时间，并且每次侵染之间存在10分钟的等待时间。在0.6psi的压力下测量最终再润湿性。图16是总结示例1顶片、示例2顶片和Equate顶片在Equate垫子上的多次透湿时间测试的结果的图，并且图17是总结示例1顶片、示例2顶片和Equate顶片在Equate垫子上的再润湿性试验的结果的图。如图16所示，与Equate顶片相比，本发明的两个顶片(示例1和示例2)在减少收集时间方面是有效的。如图17所示，较低的再润湿性由示例1顶片证明。示例1顶片的原纤化结构能够最小化返回到表面的液体量，这导致较低的再润湿性。另外，示例1顶片的凹穴允许相当快速的收集，这导致相对快速的透湿时间。
图18是总结示例1顶片、示例2顶片和U by Kotex顶片在U by Kotex垫子上的多次透湿时间测试的结果的图，并且图19是总结示例1顶片、示例2顶片和U by Kotex顶片在Uby Kotex垫子上的再润湿性试验的结果的图。如图18所示，本发明的两个顶片(示例1和示例2)显示出与U by Kotex顶片相当的性能。如图19所示，示例1顶片显示出与U by Kotex顶片相当的再润湿性。即使具有可见图案，示例1顶片的原纤化结构也能够最小化返回到表面的液体量。
图20和图21示出使用配对比较设计进行的黑盒柔软性评审检验的结果。将示例1顶片和示例2顶片组装成卫生巾，并将组装好的卫生巾各自放置在黑盒中，旁边是组装有Equate顶片的卫生巾或组装有U by Kotex顶片的卫生巾。要求八位评审员按照1(不柔软)到5(非常柔软)的等级评定黑盒中的每个样品，而不看样品。图20示出示例2顶片与Equate顶片的结果，并且图21示出示例2顶片与U by Kotex顶片的结果。对于每个配对，示例2顶片比现有技术顶片评级更高(更柔软)。
示例1、3、4和5的测试
针对包括多次透湿时间、再润湿性和径流的性能特性测试表示上述示例1、3、4和5的膜以及现有技术的两个顶片。以Unicharm销售的女性卫生巾被解构，以使得顶片被去除并且仅使用卫生巾的垫子。根据上述示例1、3、4和5制成的成型膜附接到现有技术的垫子。另外，第一对照样品制成具有现有技术的成型膜顶片(对照1)，并且第二对照样品制成具有已经从Unicharm卫生巾(对照2)中去除的非织造顶片。
用4ml合成血液(11cP)以10ml/min的速率将每个重建的卫生巾侵染三次。记录每次侵染后的透湿时间，并且每次侵染之间存在5分钟的等待时间。在0.6psi的压力下测量最终再润湿性。图22是总结多次透湿时间测试的结果的图，并且图23是总结对照1和2顶片以及示例1、3、4和5顶片在Unicharm垫子上的再润湿性测试的结果的图。另外，通过用泵在15秒内将10ml合成血液(11cP)分配到以30°倾斜取向的每个重建的卫生巾上来完成径流试验。对于每个样品，测量由合成血液产生的污渍的远端边缘与卫生巾的远端边缘之间的距离。图24是总结对照1和2顶片以及示例1、3、4和5顶片在Unicharm垫子上的径流试验的结果的图。
如图22所示，与现有技术的顶片相比，本发明的示例1、4和5顶片在减少收集时间方面是有效的。如图23所示，与Unicharm非织造顶片(对照2)相比，较低的再润湿性由示例1、4和5顶片证明。示例1、4和5顶片的多孔结构或凹穴(收集通道)中的多孔或原纤化结构(原纤化网)能够最小化返回到顶表面的液体量，这导致与Unicharm非织造顶片(对照2)相比较低的再润湿性。另外，示例1、4和5顶片的凹穴允许相当快速的收集，这导致相对快速的透湿时间。在径流试验中，所有测试的样品的吸收性均大于99％。如图24所示，示例1、3、4和5顶片比现有技术的成型膜顶片(对照1)表现更好，并且示例1和4顶片比Unicharm非织造顶片(对照2)表现更好，这表明大凹穴(收集容积)在收集流体并将流体转移到吸收芯中方面是有效的。
示例3、4和5的测试
针对多次透湿时间、再润湿性和径流使用不同的卫生巾垫子测试代表上述示例3、4和5的膜、以及现有技术的两个顶片。由Hengan以商品名Space 7销售的女性卫生巾被解构，以使得顶片被去除并且仅使用卫生巾的垫子。根据上述示例3、4和5制成的成型膜附接到现有技术的垫子。另外，第一对照样品制成具有现有技术的成型膜顶片(在上述Unicharm垫子上使用的相同顶片，即，对照1)，并且第二对照样品制成具有已经从Hengan卫生巾去除的非织造顶片(对照3)。
用4ml合成血液(11cP)以10ml/min的速率将每个重建的卫生巾侵染三次。记录每次侵染后的透湿时间，并且每次侵染之间存在5分钟的等待时间。在0.6psi的压力下测量最终再润湿性。图25是总结多次透湿时间测试的结果的图，并且图26是总结对照1和3顶片以及示例3、4和5顶片在Hengan垫子上的再润湿性测试的结果的图。另外，通过用泵在15秒内将10ml合成血液(11cP)分配到以30°倾斜取向的每个重建的卫生巾上来完成径流试验。对于每个样品，测量由合成血液产生的污渍的远端边缘与卫生巾的远端边缘之间的距离。图27是总结两个对照顶片以及示例3、4和5顶片在Hengan垫子上的径流试验的结果的图。另外，通过用泵在15秒内将10ml合成血液(11cP)分配到每个重建的卫生巾上来完成湿度测试，并且在5分钟后，向重建的卫生巾施加15秒的0.13psi的压力并且测量转移到拾取纸上的湿度。图28是总结对照1和2顶片以及示例3、4和5顶片的湿度试验的结果的图。
如图25所示，与现有技术的顶片相比，本发明的示例3、4和5顶片在减少收集时间方面是有效的。如图26所示，与Hengan非织造顶片(对照3)相比，较低的再润湿性由示例3、4和5顶片证明。示例1、4和5顶片的凹穴(收集通道或容积)中的原纤化结构(原纤化网)能够最小化返回到表面的液体量，这导致与Hengan非织造顶片(对照3)相比较低的再润湿性。另外，示例4和5顶片的凹穴允许相当快速的收集，这导致相对快速的透湿时间。在径流试验中，所有测试的样品的吸收性均大于99％。如图27所示，示例4顶片比现有技术的成型膜顶片(对照1)和Hengan非织造顶片(对照3)表现更好，这表明凹穴在收集流体并将流体转移到吸收芯中方面是有效的。如图28所示，示例3、4和5顶片显示出与现有技术的成型膜顶片(对照1)相当的表面湿度。
可以使用热压成型工艺(包括但不限于真空成型、液压成型、机械成型、压花和/或其组合)制造根据本发明的实施例的成型膜。优选地，例如，使用图4中所示的液压成型工艺和设备400来制造根据本发明的实施例的成型膜。
上述本发明的实施例还可以提供一种成型膜，其包括：大致位于第一平面中的第一表面；大致位于平行于第一平面并与第一平面间隔开的第二平面中的第二表面；大致位于平行于第一平面和第二平面并与第一平面和第二平面间隔开的第三平面中的第三表面，所述第三平面位于第一平面与第二平面之间；在第二表面与第三表面之间延伸的多孔结构；以及多个脊部，其具有在第一表面与第三表面之间延伸的侧壁以及限定第一表面的顶部部分。所述多个侧壁和原纤化结构相对于第一表面限定多个凹穴。
上述本发明的实施例还可以提供一种包括材料幅材的成型膜，所述材料幅材包括在其中形成的多个微孔。材料幅材具有：大致位于第一平面中的第一表面；大致位于平行于第一平面并与第一平面间隔开的第二平面中的第二表面；大致位于平行于第一平面和第二平面并与第一平面和第二平面间隔开的第三平面中的第三表面，所述第三平面位于第一平面与第二平面之间；以及从第一表面延伸到第三表面的多个凹槽。凹槽的底部大致位于第三平面中。材料幅材还包括从第三表面延伸到第二表面的多个大孔。所述多个凹槽和大孔限定相对于凹槽底部和大孔的多个凸起区域。凸起区域具有大致限定第一表面的顶部。
本文所述的实施例表示许多可能的实现方式和示例，并且不旨在将本公开必须限制为任何特定实施例。相反，如本领域的普通技术人员将理解，可以对这些实施例进行各种修改。任何此类修改旨在包括在本公开的精神和范围内，并受以下权利要求的保护。

Claims (4)

1.一种用于制造成型膜的设备，所述设备包括：
第一成型站，其构造成接收聚合物幅材，所述第一成型站具有第一成型结构，所述第一成型结构包括构造成在所述聚合物幅材中形成多个孔的多个第一开口；以及
第二成型站，其构造成在所述聚合物幅材已经开孔之后从所述第一成型站接收所述聚合物幅材，所述第二成型站包括第二成型结构，所述第二成型结构包括多个第二开口以及构造成在所述聚合物幅材中形成凸起区域的覆盖图案，以创建三维成型膜。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个第一开口以40至120目图案布置。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多个第二开口以40目图案布置。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，构造成形成凸起区域的所述覆盖图案包括螺旋图案。
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