CN1214077C - 低应力松弛弹性体材料 - Google Patents

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Abstract

低压力松弛弹性体材料包括嵌段共聚物，具有弹性体软嵌段部分、热塑性硬嵌段部分、至少一种乙烯基芳烃树脂和矿物油。弹性体材料可以用于包括弹性体层和至少一个弹性小得多的皮肤层的薄膜。皮肤层包括热塑性聚合物，诸如聚烯烃。该薄膜在体温下呈现所需的弹性和应力松弛性能。该薄膜用于形成宏观扩展的三维弹性体幅片。

Description

低应力松驰弹性体材料
                        技术领域
本发明涉及低应力松驰弹性体材料，适用于宏观扩展的三维有孔聚合物幅片。
                        背景技术
长期以来在一次性吸湿用品领域中公知构造诸如一次性尿布、套穿式尿布、训练裤、卫生巾、衬裤、失禁短裤等具有弹性件以改善尺寸范围、便于运动、保持适体的吸湿性用品是理想的。公知的是对用品的所有区域提供充分的多孔性是优选的，尤其是对于在打算用于在热和湿的条件下穿着的产品，在这些区域中皮肤的过度阻塞会引起敏感的皮肤和热皮疹。因为许多一次性吸湿用品的特性，由于在用品的弹性部分和穿着者的皮肤之间截留的潮气和其它身体排泄物，对皮肤刺激有很大潜在的可能性。通常经过较长时间，一次性吸湿用品的弹性部分由于其往往与身体更贴合而特别易于引起皮肤刺激，并因此更可能阻塞皮肤的区域。将弹性赋予聚合物膜的各种方法在本领域中是公知的。由于弹性较大的材料为医用或个人卫生用品提供更好的身体适配性，向皮肤流动的空气和从阻塞区域流出的蒸气都减少。透气性(特别是可透蒸气性)对皮肤健康变得更重要。在本领域中用于将多孔性赋予聚合物薄膜以提高透气性的各种方法也是公知的，但是仍有对于提供足够弹性和多孔性的聚合物薄膜或幅片的需要，诸如可以适用于持久的、长时间的用于个人卫生或健康护理用品，特别是一次性用品、绷带、包裹物和伤员包扎用品。
配有弹性腿部收口或弹性腰带的以更加舒适的适体以及具有较好的泄漏控制的一次性尿布和其它吸湿用品，在本领域中是公知的。弹性通常如下完成，即热处理聚合物材料，其引起尿布的一部分理想地收紧或聚拢。一个这种处理方法在1987年7月21日授予Reising等人的美国专利4681580中有所公布，其在此引用作为参考。其它赋予弹性的方法在以下美国专利中有所教导：1992年9月1日授予Weber等人的5143679，1992年10月20日授予Buell等人的5156793，1992年12月1日授予Weber等人的5167897，这些专利在此处引用作为参考。
将弹性平面聚合物膜变得更加多孔的几种方式在本领域中是公知的，诸如模具穿孔、切口和热销钉熔融成孔。然而，当任何上述技术应用到热塑性弹性体薄膜时，多孔性的增长伴随着可信赖的弹性性能程度的降低。例如，在平面膜的圆形孔的情形下，对于施加的应力S1来说，产生的局部应力S2垂直于关于孔施加的应力是公知的。该局部应力S2大于S1，接近施加应力S1的3倍。对非圆形的孔来说，应力集中甚至更大。结果是孔成为在幅片的边缘撕裂的初始位置的根源，这是由于材料的边缘在施加应力的平面上形成孔的边缘。对于普通的热塑性弹性膜，这种孔加速了撕裂的开始，撕裂经过一段时间扩大，这可导致膜灾难性的失效。当用在一次性吸湿用品的弹性部分时，该失效导致重要的弹性特性损失，其中包括舒适性、适体性和吸湿用品的用途的损失。
具有充分的多孔性从而优选用作一次性吸湿用品的与穿着者接触表面的现有技术幅片结构已经具有两个基本变形，即，诸如纤维无纺物的固有的透液体结构，和诸如通过成孔以使液体和潮气从中流过而具有一定程度的液体可渗透性的聚合物幅片的不透液体材料。两个变形都不是特征性的弹性，并且其结果是两者都通常用在吸湿用品要求液体渗透性而不要求延伸性的区域，诸如月经垫片的与身体接触层。
具有共同受让人并在此引用作为参考的1975年12月30日授予Thompson的美国专利3929135中提出了用于一次性吸湿用品的合适的与身体接触多孔聚合物膜。Thompson教导了由不透液体聚合物材料构成的宏观扩展的三维顶片。然而，聚合物材料形成为包括逐渐变细的毛细管，毛细管具有在顶片的平面上的基部开口，和与用在一次性吸湿绷带上的吸湿垫片紧密接触的顶部开口。然而，由Thompson教导的聚合物材料通常不是弹性体，并且Thompson依赖热塑性单层膜的非弹性性质来生产所需的三维结构。
另一种用作一次性吸湿用品领域的身体接触表面的材料在1982年8月3日授予Radel等人的具有共同受让人的美国专利4342314中有所公开，其在此引用作为参考。Radel等人的专利公开了一种改进的宏观扩展三维塑料幅片，其由从幅片的一个表面开始延伸并以孔的形式在其相对表面中终止的毛细管网络的规则连续体构成。在优选的实施例中，毛细管网络在液体传输方向具有降低的尺寸。
在前述具有共同受让人的Thompson和Radel等人的专利中描述的该类型的宏观扩展三维塑料幅片已经由于孔具有的多孔性在充分的液体渗透性上获得了较大的成功。然而，因为材料的限制，这种幅片通常不具有使形成的幅片具有显著的弹性体特性必需的弹性。这个缺点大大限制了这种幅片在吸湿用品的弹性部分中的使用。
用弹性体制成的聚合物幅片可以由本领域中公知的弹性体材料制成，并可以为聚合物材料的叠层体，如在1996年3月26日授予Krueger等人的美国专利5501679中公开的。这类叠层体通常通过将弹性体材料和非弹性皮肤层共挤压接着通过将叠层体拉伸经过皮肤层的弹性极限然后使叠层体恢复而制备。诸如上述的弹性体幅片或薄膜可以用在衣物的身体抱紧部位，如腰带、腿部收口和侧翼，但是通常孔不够多，以防止在用于延长的时间段时不理想的皮肤刺激。
此外，吸湿用品或其它个人护理用品的实际使用条件通常包括热、湿度、负载或它们的组合。一些弹性体材料在体温下，特别是负载或拉力下会发生弹性和尺寸稳定性的损失。弹性和尺寸稳定性的损失导致吸湿用品的松垂，严重情况下会使吸湿用品发生泄漏。
当被穿用在穿用者身上时，某些用品(如训练裤、套穿式尿布、带紧固件的一次性尿布、成人失禁内衣、绷带、包裹物、伤员包扎用品等)的弹性部件会受到相当大的拉伸，应变达到其初始尺寸的400％。这对于弹性体材料来说又附加了对拉伸性和复原性的要求。
由于弹性体材料固有的粘着性和伸长性，处理和加工弹性体材料是相当困难的。弹性体材料具有粘附在处理设备上的趋势，并难以从辊子上除去或切成准确的尺寸以结合到成品中去。
因此，希望提供一种弹性体材料，其在成品经过特定时间段的实际使用条件下基本上保持其弹性特性，例如，在体温下持续承载约10小时下。
希望提供一种弹性体薄膜，其是适体的并且透气的(即，可透蒸汽的)。
更具体的是，在特定优选实施例中，希望提供一种宏观扩张的三维有孔弹性体幅片，其能够在经受高达大约400％或更多的施加变形之后基本上恢复其三维形状。
进一步希望提供一种适用于有孔弹性体幅片的弹性体薄膜，这种弹性体幅片设计成使施加在幅片上的变形与孔的边缘不发生关系，从而延迟或阻止撕裂开始的发生。
此外，希望提供对于个人卫生用品和健康护理产品具有改进的处理特性和成本有效的弹性体材料，这些用品如套穿式尿布、训练裤、带紧固件的一次性尿布、失禁内衣、卫生巾、衬裤、伤员包扎用品、绷带和包裹物等。
                        发明内容
本发明涉及低应力松驰弹性体材料。该弹性体材料可以单独使用或与皮肤层一起使用而形成弹性体薄膜。该弹性体薄膜用于成形过程而提供多孔、宏观扩展、三维弹性体幅片。在优选实施例中，弹性体幅片适用于一次性吸湿用品或健康护理用品的弹性或身体紧靠部分，如侧片、腰带、收口等，健康护理用品如一次性尿布、包扎用品、绷带、包裹物。本发明的多孔可延伸聚合物幅片可以用在希望采用可拉伸或透气材料的吸湿用品的其它部分，如顶片或底片。
本发明的弹性体材料在体温和一定时间的负载或应力下优选呈现低应力松驰。该弹性体材料在经历较大变形时在断裂点呈现低滞后和低伸长率。在优选的实施例中，弹性体材料包括苯乙烯嵌段共聚物，如聚苯乙烯-聚(乙烯/丙烯)-聚苯乙烯(S-EP-S)，聚苯乙烯-聚(乙烯/丁烯)-聚苯乙烯(S-EB-S)，聚苯乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯(S-B-S)，聚苯乙烯-聚戊二烯-聚苯乙烯(S-I-S)或氢化聚苯乙烯-聚(异戊二烯/丁二烯)-聚苯乙烯(S-IB-S)；至少一种乙烯基芳烃树脂；和处理油，特别是诸如矿物油的低粘度碳氢油。
本发明提供一种适用于形成多孔、宏观扩展的三维弹性体幅片的低应力松弛弹性体薄膜，所述弹性体薄膜包括一个具有相对的第一表面和第二表面的弹性体层，和至少一个连续地粘合到所述弹性体层第一表面上的弹性小于弹性体层的皮肤层，所述弹性体层包括：a)占重量20～80％的弹性体嵌段共聚物，所述共聚物具有占重量10％～80％的至少一个热塑性硬嵌段和占重量20％～90％的至少两个弹性体软嵌段，硬嵌段是从下列物质组中选出的乙烯基芳烃单体衍生的聚合物：苯乙烯、α-甲基苯乙烯；软嵌段是从下列物质组中选出的烯属单体衍生的聚合物：乙烯、丙烯、丁烯、异戊二烯、丁二烯；b)占重量3～60％的至少一种乙烯基芳烃树脂，该树脂的玻璃化转变温度为58℃至180℃；及c)占重量5～60％的处理油；其中，弹性体薄膜在室温下200％伸长率时应力松弛小于20％，在37.8℃时50％伸长率时10小时后的应力松驰小于45％。
本发明的弹性体材料可以是处于单体薄膜中或与至少一种弹性小得多的皮肤层(如包括聚乙烯和聚丙烯的聚烯烃类材料)处于多层薄膜中。弹性体材料用于形成宏观扩展的三维弹性体幅片。
在优选的实施例中，幅片具有连续的第一表面和远离第一表面的第二表面。弹性体幅片在幅片的第一表面中呈现大量的基本孔，基本孔在第一表面的平面中由互连件的连续网络限定，各个互连件沿其长度呈现向上凹形的截面。在优选的实施例中，各个互连件沿其一部分长度呈现大致U形截面，截面包括通常在幅片的第一表面的平面中的基部，和与基部各边连接并与其它侧壁部分互连的侧壁部分。互连侧壁部分通常在幅片的第二表面的方向延伸，并在幅片的第一和第二表面之间彼此互连。互连的侧壁部分基本彼此同时终止以在幅片的第二表面的平面中形成第二孔。
当本发明的弹性体层用作吸湿用品的可延伸多孔件时，弹性体层使互连件在第一表面的平面上拉伸。幅片的三维特性使第一表面的平面中的互连件上的变形与第二表面的第二孔处的变形无关，并因此与撕裂初始位置的潜在变形引起的应力无关。由于在孔处的撕裂开始，通过使重复并持续的幅片变形达到大约400％或者更多而不会发生由于孔处的撕裂开始而使幅片失效，幅片变形引起的应力与第二孔处的变形引起的应力的分开或无关显著增加了幅片的可靠性。
本发明还公开了一种制造本发明弹性体材料的方法，包括：制备多层弹性体薄膜；在成形结构上支撑该薄膜；在多层薄膜厚度的两侧施加压力差。液压差足够大以使多层膜与支撑结构相贴合并且在成形薄膜的至少一些部分上破裂。
                        附图说明
尽管本说明以特别指出和明确说明本发明的主题的权利要求作为总结，据信本发明将从下述与附图结合的说明中得到更好的理解，其中相同的部件表明相同的结构，其中：
图1是现有技术聚合物幅片的放大的局部透视图，为基本上在具有共同受让人的美国专利4342314中公开的类型；
图2是本发明优选的弹性体幅片的放大的局部透视图，其具有两层聚合物膜，至少其中一层是弹性体；
图3是图2大致示出的类型的幅片的进一步放大的局部视图，但是详细说明了本发明的另一种弹性体幅片的幅片构造。
图4是本发明弹性体幅片的优选多层膜的放大的剖面图，其具有置于两个皮肤层之间的弹性体层；
图5是在本发明另一种弹性体幅片第一表面的平面中投影的孔形的平面图；
图6是图5所示互连件的沿剖线6-6的放大的剖面图；
图7是图5所示互连件的沿剖线7-7的另一个放大的剖面图；
图8A-8C是本发明弹性体幅片的孔处于各种拉伸状态下的剖视示意图；
图9是放大的光学显微照片，示出了本发明弹性体幅片的第一表面，其具有近似1mm2孔的有序图案；
图10是图9所示弹性体幅片的第二表面处于未拉伸状态时的放大的电子扫描显微照片示意图；
图11是图9所示弹性体幅片的第二表面拉伸到近似100％变形时的放大的电子扫描显微照片透视图；
图12是本发明弹性体幅片的孔的放大的电子扫描显微照片透视图，示出了延伸和恢复之后形成的凹凸不平；
图13是本发明的由弹性体幅片构成的一次性衣物的局部透视图；
图14是一次性衣物侧片的优选实施例的简化的局部视图；
图15是通常用于形成图2所示的幅片结构的叠层结构的简化的局部透视图；
图16是管形件的透视图，其通过将图15所示类型的平面叠层结构轧制到所需的曲率半径并将其上的自由端连接到另一个自由端而形成；
图17是根据本发明用于使弹性体薄膜具有凹入图案并穿孔的优选方法和装置的简化示意图；
图18是本发明另一种弹性体幅片的放大的局部透视图；
图19是图18所示幅片沿剖线19-19的放大的剖视图。
                    具体实施方式
在此所用的术语“包括”指的是在本发明的实践中可以综合采用各种元件、成分或步骤。因此，术语“包括”涵盖了限定性更强的术语“由...构成”和“基本上由...构成”。
在此所用的术语“弹性的”或“弹性体的”指的是能够在外力作用下伸长或变形的材料，并在外力释放后能基本上回复到其原始尺寸或形状，只维持非常小的永久变形(通常不超过20％)。术语“弹性体”指的是呈现如上所述弹性的任何材料。
在此所用的术语“热塑性”指的是能够熔化并再固化且物理性能只有很小或没有变化(假定最少量的氧化降解作用)的任何材料。
此处所用的“皮肤层”指的是弹性比弹性体层小得多的热塑性聚合物层或聚合混合物层。如果皮肤层的永久变形比弹性体层大大约20％，则皮肤层被认为“弹性小得多”。永久变形指的是在材料从特定的伸长被释放而完全快速缩回后足够长的时间里所测得的材料的变形。
此处所用的术语“百分比伸长率”指的是弹性体材料在外力作用下伸长时测量的长度与材料未变形或未拉伸状态下的长度之间的差值，其被材料未变形状态下的长度除，再乘以100。例如，材料在未变形或未拉伸状态下的伸长率为0％。
此处所用的术语“变形率”或“百分比变形率”指的是当材料从特定伸长被释放而不使其完全缩回后一段特定的时间(如下面所述实验方法中的60秒)后处于松驰状态时所测量到的弹性体材料的变形的百分率。百分比变形率表示为[(一个循环后的零负载延伸量-循环1的初始样品测量长度)/(循环1的初始样品测量长度)]×100。零负载延伸量指的是在拉伸测试仪器显示载荷之前第二次循环开始时夹爪之间的距离。
此处所用的术语“应力松驰率”指的是以特定的延伸率将弹性体材料拉长到预定长度后遇到的最大载荷或力(或在某一初始长度测量的载荷或力)与样品在这一长度或伸长量保持特定时间后测量的剩余载荷或力之间拉力或载荷的百分比损失。松驰率用弹性体材料在特定延伸量时遇到的初始载荷的百分比损失来表示。
此处所用的术语“滞后”指的是弹性体材料在从特定伸长量缩回过程中保持的能量与随后将弹性体材料延伸至先前长度所需的能量。将弹性体材料试样拉伸到特定的伸长量(通常为200％的伸长量)并返回到零载荷就完成了一个滞环。
其它术语在初次讨论时进行定义。
图1是现有技术的宏观扩展三维类纤维透液体聚合物幅片40的放大局部透视图，已经发现其非常适于用作一次性吸湿用品(诸如尿布和卫生巾)中的顶片。现有技术的幅片基本上与具有共同受让人的1982年8月3日授予Radel等人的美国专利4342314所教导的内容一致，其在此引用作为参考。透液体幅片40呈现大量的孔，如孔41，由大量互连的类纤维件形成，如在幅片的第一表面50中彼此互连的类纤维件42、43、44、45和46。各个类纤维件包括位于第一表面50的平面52中的基部，如基部51。各个基部具有连接到其各个边缘的侧壁部分，如侧壁部分53。侧壁部分通常在幅片的第二表面55的方向延伸。类纤维件的相交侧壁部分在幅片的第一和第二表面之间彼此互连，并且基本上在第二表面55的平面56中彼此同时终止。
在优选的实施例中，基部51包括表面偏差58的微观图案，其与1984年7月31日授予Ahr等人的美国专利4463045所教导的内容一致，其公开的内容在此引用作为参考。当幅片由入射光束照射时，表面偏差58的微观图案具有基本无光泽的可视表面。
在另一个实施例中，现有技术幅片可在幅片的第一表面50中包括大量非常小的毛细管网络(未示出)，如同1987年1月20日授予Quellette等人的美国专利4673819所教导的，其在此引用作为参考。据信当用作一次性吸湿用品的可延伸多孔部分时，由较小的液体处理毛细管网络提供的附加的多孔性可使本发明幅片的功能更有效。
在此所用的术语“互连件”指的是弹性体幅片的一些元件或全部元件，其中一部分元件起到通过连续的网络限定基本孔的作用。代表性的互连件包括，但是不局限于，前述′314Radel等人的专利和具有共同受让人并在此引用作为参考的1996年5月7日授予Goodman Jr.等人的美国专利5514105中的类纤维件。正如从下述说明和附图中所能理解的，互连件本身是连续的，在共同连续的过渡区中连接的互连件彼此交叠。
单个的互连件最好参考图1大致描述成置于任何两个相邻的基本孔之间的弹性体幅片的那些部分，起始于第一表面50并向第二表面55延伸。在幅片的第一表面上，互连件共同地形成连续的网络或者图案，互连件的连续的网络限定了基本孔，并且在幅片的第二表面，互连件的互连侧共同地形成第二孔的不连续的图案。
在此所用的术语“连续的”当用作描述弹性体幅片的第一表面时，指的是通常在第一表面的平面中的第一表面不间断的特性。因此，从第一表面上的任何点和各个其它的点能够到达第一表面上的任一点，而基本在第一表面的平面中不离开第一表面。同样的，在此所用的术语“不连续”当用作描述弹性体幅片的第二表面时，指的是通常在第二表面的平面内第二表面的间断的特性。因此，从第二表面上的每个点不能到达第二表面上的任何点，而基本在第二表面的平面中不离开第二表面。
通常，在此所用的术语“宏观”指的是当观察者的眼睛与幅片的平面之间的垂直距离大约是12英寸时，容易由普通肉眼察觉的结构特征或者元件。相反的，所用的术语“微观的”指的是当观察者的眼睛与幅片的平面之间的垂直距离大约是12英寸时，不易由普通肉眼察觉的结构特征或者元件。
在此所用的术语“宏观扩展的”，当用于描述三维弹性幅片、带和膜时，指的是这样一些弹性幅片、带和膜，即与三维成形结构的表面相贴合而使其两个表面呈现成形结构的三维图案。这种宏观扩展的幅片、带和膜通常通过以下方法来贴合成形结构的表面：压花(即，当成形结构呈现基本上由突出物组成的图案时)，形成凹陷(即，当成形结构呈现基本由凹入毛细管的网络组成的图案时)，或者将树脂熔化物挤压在任一种类型的成形结构的表面上。
通过比较，当在此所用的术语“平面的”描述塑料幅片、带和膜时，指的是用肉眼在宏观的范围观察幅片、带和膜时的总的大致情况。例如，不显示明显突出膜的平面的宏观变形的无孔挤压膜或者有孔挤压膜将通常描述成平面的。因此，对于有孔平面幅片，孔处的材料的边缘基本在幅片的平面中，使得在幅片平面中施加到幅片的应力直接与孔处的撕裂开始位置关联。
当宏观扩展时，本发明的多层弹性体幅片膜形成的三维互连件可以描述作类槽形的。其两维的剖面也可描述作“U形”，如上述提到的Radel等人的专利中所描述的，或者更通常的是描述作“向上凹陷形”，如在前述Goodman，Jr.等人的专利中所公开的。在此所用的“向上凹陷形”描述了类槽形的形状相对于弹性幅片表面的取向，基部通常位于第一表面中，并且槽的腿部从基部开始在第二表面的方向延伸，槽的开口基本上位于第二平面中。通常，对于延伸通过幅片的与第一表面的平面垂直且与任何两个相邻的基本孔相交的平面来说，如参照图5进行如下描述的，所形成的置于之间的互连件的剖面将展示基本上是U形的通常的向上的凹陷形状。
使无孔平面弹性聚合物幅片变得更加多孔的几个方法在本领域中是公知的，诸如模具穿孔、切口和热销钉熔融成孔。然而，当任何上述技术应用到热塑性弹性体薄模时，多孔性的增长一般伴随着可靠的弹性性能程度的降低。一旦由传统的方法穿孔，既然孔位于施加应力的平面中，则当外力施加到幅片时，孔的边缘成为撕裂开始位置的根源。对于普通的热塑性聚合物膜，幅片应力将在孔处初始撕裂，该撕裂经过一段时间扩散导致膜灾难性的失效。如果孔形是非圆形的，即，方形、三角形、或者其它多边形，由于在侧边的角部相交处的应力集中，撕裂开始的潜在可能性增加了。
申请人在本发明中发现：通过采用包括与至少一个皮肤层结合的弹性体层的多层聚合幅片，并根据所述方法将多层幅片形成为宏观扩展三维构型，所形成的弹性体幅片呈现高孔隙率、高弹性、高可靠性及高强度等优点。
优选的是，弹性体层本身在室温下处于非开孔的平面状态时能够经受从50％到1200％的伸长。弹性体可以是纯粹的弹性体，或者是在环境温度下(包括人的体温)仍呈现大部分弹性体特性的弹性体相或成分的混合物。本发明的弹性体材料在根据本发明的单体薄膜、带有至少一个弹性体层的多层薄膜或多孔三维幅片中呈现所需的弹性和应力松驰特性。优选的是弹性体材料在200％伸长率的应力松驰在室温下小于20％，更优选的是小于约30％，最优选的是小于40％。本发明的弹性体材料在室温(约100°F，即37.8℃)下10小时伸长率为50％时的应力松驰小于约45％，优选小于约50％，更优选的是小于约55％。
本发明的皮肤层优选比弹性体层薄且弹性小得多，并可以在有限的情形下通常是非弹性的。可以有多于一个的皮肤层与本发明的弹性体层结合，皮肤层(一层或多层)通常会改变弹性体的弹性。如果采用多于一个的皮肤层，这些皮肤层可以具有相同或不同的材料特性。
图2是本发明通常用附图标记80表示的宏观扩展三维弹性体幅片实施例的放大的局部透视图。透液体弹性体幅片80的几何构型通常类似于图1说明的现有技术幅片40，并通常与前述‘314Radel等人的专利教导的内容一致。其它合适的成形膜构型在如下美国专利中有所描述：1975年12月30日授予Thompson的专利3929135；1982年4月13日授予Mullane等人的专利4324246；和1991年4月9日授予Baird的专利5006394。这些专利公开的内容在此引用作为参考。
本发明弹性体幅片80的优选实施例呈现大量基本孔，如基本孔71，其在第一表面90的平面102内由互连件(如彼此连接的元件91、92、93、94、95)的连续网络形成。当投影在第一表面90的平面上时，基本孔71的形状优选是多边形，如正方形、六角形等，成有序或者随机图案。在优选的实施例中，各个互连件包括位于平面102中的基部，如基部81，各个基部具有与其各个边缘连接的侧壁部分，如侧壁部分83。侧壁部分83通常在幅片的第二表面85的方向延伸，并且与相邻的互连件的侧壁相交。相交的侧壁部分在幅片的第一表面和第二表面之间彼此互连，并且基本彼此同时终止形成第二孔，如在第二表面85的平面106中的第二孔72。多孔宏观扩展的三维弹性体幅片的详细说明在1997年3月14日由Curro等人提交的美国专利申请08/816106中公开，其公开的内容在此引用作为参考。
图3是大致类似于图2示出的幅片80的类型的幅片的另一放大的局部视图，但是说明了本发明的另一种幅片构造。幅片80的多层聚合物成形膜120优选由至少一个弹性体层101和至少一个皮肤层103构成。尽管图3示出了皮肤层103更靠近第一表面90的两层实施例，据信成形膜120的分层的级数不受限制。尽管目前优选图3所示的聚合物层基本同时在第二表面的平面终止，但是目前不认为这么做是必需的，即一个或者多个层可以朝向第二表面比其它层延伸得更远。弹性体层占成形膜总厚度的大约20％到大约95％，各皮肤层占成形膜总厚度的大约1％到大约40％。通常，弹性体薄膜的厚度大约为0.013mm(0.5mils)到大约0.51mm(20mils)，优选为大约0.025mm(1.0mils)到大约0.13mm(5.0mils)。各皮肤层的厚度通常为大约0.0013mm(0.05mil)到大约0.13mm(5mil)，优选为大约0.0025mm(0.1mil)到大约0.038mm(1.5mils)。在一实施例中，弹性体层大约为0.081mm(3.2mil)厚，而各皮肤层大约为0.004mm(0.15mil)厚。
幅片80的特别优选的多层聚合物膜120在图4的剖面图中说明，示出了置于两个皮肤层103之间的弹性体层101。弹性体层101优选包括热塑性弹性体，该弹性体具有至少一个弹性部分和至少一个热塑性部分。热塑性弹性体基本由连续非晶体基质构成，具有间置在弹性体中的玻璃状或者水晶区域。无须理论证明，据信非连续的区域作为有效的物理交联件并因此使材料在经受施加变形并随后释放时呈现弹性记忆。优选的热塑性弹性体材料包括嵌段共聚物和共聚物的混合物。适用于本发明的热塑性弹性体材料包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或者其它普通苯乙烯的嵌段共聚物。同样适用于此作为热塑性弹性体材料的还有某种聚烯烃，其呈现出所需的热塑性弹性体特性和所形成的弹性性质，例如，密度低于大约0.90g/cc的聚乙烯和聚丙烯。皮肤层优选包括弹性非常小的材料，如通常密度大于大约0.9g/cc的聚烯烃，能够热塑加工成薄的膜。皮肤层应对弹性体层具有充分的粘结性，从而不会在拉伸幅片之前或者之后彻底分层。在此适用于皮肤层的材料应该具有所需的熔融流动特性，使得它可以成功地用弹性体层加工成多层膜。产生多层聚合物膜120的优选的方法是共挤压。
总之，具有所需弹性和应力松驰特性的本发明的弹性体材料可以由组合物制备，该组合物包括一个弹性体嵌段共聚物、至少一种热塑性树脂或混合物以及低粘性处理油。优选的组合物包括大约占重量55％的苯乙烯-烯烃三嵌段共聚物，大约占重量15％的聚苯乙烯和占重量约30％的矿物油。该组合物还可以包括其它添加剂，如抗氧化剂、抗阻塞剂和抗滑剂。抗氧化剂通常不超过弹性体组合物总重量的1％，优选不超过0.5％。
多种嵌段共聚物可以用来制备弹性体组合物，而弹性体组合物在制备本发明的低应力松驰弹性体薄膜或片材时是非常有用的。线性嵌段共聚物，如A-B-A三嵌段共聚物，A-B-A-B四嵌段共聚物，A-B-A-B-A五嵌段共聚物等在端部嵌段含量和端部嵌段平均分子量的基础上进行适当的选择。这种嵌段共聚物通常包括弹性体嵌段部分B和热塑性嵌段部分A。在此适用的嵌段共聚物是热塑性的和弹性的。在嵌段共聚物在热塑性嵌段部分的玻璃化转变温度(Tg)下通常形成三维物理交联的或缠结的结构的意义下，嵌段共聚物是弹性体的，从而它们呈现对于外力响应的弹性记忆。嵌段共聚物在某种意义下是热塑性的，故可以在端部嵌段Tg以上熔化，成形并再固化数次，而在物理性能上只有很小的变化或没有变化(假定氧化降解作用最小)。
在这种共聚物中，嵌段部分A为硬嵌段，并可以从具有足够高的玻璃化转变温度而在聚合物的使用温度下形成结晶或玻璃化区域的材料中得到。这种硬嵌段通常与共聚物中其它硬嵌段形成牢固的物理缠结或集块。硬嵌段部分A通常包括聚乙烯基芳烃，从诸如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、其它苯乙烯衍生物中得到。硬嵌段部分A还可以为诸如上述的苯乙烯单体衍生而来的共聚物，以及诸如乙烯、丙烯、丁烯、异戊二烯、丁二烯。
硬嵌段部分A优选为聚苯乙烯，数均分子量为大约1,000-200,000，优选为大约2,000-100,000，更优选的为大约5,000-60,000。硬嵌段部分A通常占共聚物总重量的大约10％到80％，优选为大约20％到50％，更优选为大约25％到35％。
形成B嵌段的材料在聚合物的使用温度下具有足够低的玻璃化转变温度，从而在它们的工作温度下不形成结晶或玻璃化区域。B嵌段可以被看作是软嵌段。软嵌段部分B通常为烯烃聚合物，从大约4-6个碳原子的共轭脂肪二烯属单体或大约2-6个碳原子的线性烯属单体得到。合适的烯属单体包括丁二烯、异戊二烯等。合适的烯属单体包括乙烯、聚乙烯、丁二烯等。软嵌段部分B优选包括基本上同素异构的聚烯烃，如乙烯/聚乙烯聚合物、乙烯/丁二烯聚合物、聚异戊二烯、聚丁二烯等。软嵌段B的数均分子量大约为1,000到300,000，优选为大约10,000到200,000，更优选的是大约20,000到100,000。较弱嵌段部分B通常占共聚物总重量的大约20％到大约90％，优选为大约50％到大约80％，更优选的为大约65％到75％。
用于本发明的合适的嵌段共聚物包括至少一个基本上弹性体的嵌段部分B和至少一个基本上热塑性的嵌段部分A。嵌段共聚物可具有多个嵌段。在优选实施例中，嵌段共聚物可以是A-B-A三嵌段共聚物、A-B-A-B四嵌段共聚物、或A-B-A-B-A五嵌段共聚物。同样适用的是具有一个弹性体中间嵌段B和热塑性端部嵌段A和A′的三嵌段共聚物，其中A和A′由不同的乙烯基芳烃单体得出。同样用于本发明中的是具有不止一个A嵌段和/或不止一个B嵌段的嵌段共聚物，其中各A嵌段可以从相同的或不同的乙烯基芳烃中衍生而来，而且各B嵌段可以从相同的或不同的烯属的单体衍生而来。嵌段共聚物可以是辐射的，具有3个或更多的分支，每个分支为B-A，B-A-B-A或类似种类的共聚物，B嵌段位于辐射聚合物的中心部分上或附近。具有4个、5个或6个分支将取得较优的结果。烯烃嵌段通常占嵌段共聚物重量的至少50％。如果需要的话，烯烃双键的不饱和作用可以选择性地氢化以减小氧化降解的敏感性，并对弹性具有有益效果。例如，乙烯基芳烃嵌段通常占嵌段共聚物重量的至少大约10％。然而，乙烯基芳烃的含量越高对于高弹性、低应力松驰性越优选。
嵌段共聚物可以用于弹性体组合物中，其量为可以有效地获得所需的弹性和应力松驰性能。嵌段共聚物通常存在于弹性体组合物中，其量占弹性体组合物重量的大约20％-80％，优选为30％-70％，更优选地为40％～60％。
适用于本发明的是苯乙烯-烯烃-苯乙烯三嵌段共聚物，如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(S-B-S)，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(S-EB-S)，苯乙烯-乙烯/聚乙烯-苯乙烯(S-EP-S)，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(S-I-S)，氢化的聚苯乙烯-异戊二烯/丁二烯-苯乙烯(S-IB-S)。嵌段共聚物可以单独使用，在多种嵌段共聚物的混合物中使用，或在一种或多种嵌段共聚物与一种或多种基本上无弹性的聚合物的混合物中使用，聚合物诸如聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚异戊二烯或它们的混合物。采用的嵌段共聚物优选只具有极少量的其它共聚物，最优选的是基本没有其它共聚物。
在此使用的特别优选的嵌段共聚物为苯乙烯含量超过重量10％的聚苯乙烯-乙烯/丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物。由于苯乙烯含量较高，聚苯乙烯嵌段部分通常具有较高的分子量。这种苯乙烯-乙烯/丁二烯-苯乙烯(S-EB-S)线性嵌段共聚物可以从Shell Chemical Compary，Huston，TX购得，商品名为KRATONG1600系列。同样在此适用优选的是聚苯乙烯-乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(S-E-EP-S)嵌段共聚物，其中乙烯/丙烯嵌段从聚苯乙烯-异戊二烯/丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物内的未饱和位置的选择性氢化中衍生而来。氢化的聚苯乙烯-异戊二烯/丁二烯-苯乙烯(S-IB-S)嵌段共聚物可购自Kuraray America，Inc.New York，NY，品名为SEPTON400系列。在此所描述的所有苯乙烯-烯属的嵌段共聚物可单独或混合用在低应力松弛弹性体材料中。
各种热塑性的或基本上无弹性的弹性体或混合物可以用于本发明的低应力松弛弹性体材料中。合适的热塑性聚合物应该优选与嵌段共聚物的硬嵌段缔合而形成缠结的三维网状结构。无须理论证明，据信该缠结的网络结构能够提高张力、弹力和应力松弛特性。如聚亚苯基氧化物，包括聚苯乙烯、α-甲基苯乙烯、其它苯乙烯衍生物的乙烯基芳烃树脂，乙烯基甲苯、以及其混合物的热塑性聚合物在本发明中是很有用的。由于这些聚合物与嵌段共聚物的苯乙烯硬嵌段是化学兼容的，所以这些聚合物是优选的。据信，兼容对于各组分来说是有利的，从而使它们可以很容易地形成一种缠结的三维网状结构，并且不能与网状结构物理地分开至明显的程度。
在此处用作硬嵌段缔合组分的热塑性聚合物的分子量应在合适的范围内。热塑性聚合物应优选具有足够高的平均分子量，从而使它们的玻璃化转变温度、拉伸和弹性性能提高。此处所用的热塑性聚合物的平均分子量还应该不与弹性体嵌段共聚物的硬嵌段的平均分子量差别不大，从而使它们能与硬嵌段兼容。合适的乙烯基芳烃树脂的数均分子量应约为600～200,000，更优选的是约5,000～150,000，最优选的是约10,000～100,000。聚苯乙烯是特别优选的。优选聚苯乙烯的数均分子量为约40,000到60,000，可以从Nora Chemical，Inc.，Monaca，PA购得，商品名为NOVACORPS200系列。
无需理论证明，据信：用作硬嵌段缔合组分的聚合物或树脂的玻璃化转变温度(Tg)应高于弹性体材料的使用温度，以便“锁定”三维网状结构并提供所需性能。随着使用温度与玻璃化转变温度之间的差别变小，这些聚合物会“脱离”网状结构并使其弱化。因此，弹性体材料的拉伸、弹性和应力松驰性能受到负面的影响。这些负面影响在应力松驰性能上特别明显。
对于体温应用场合，例如人体穿用较长时间的吸湿用品、绷带、包裹物或伤员包扎用品来说，先前已知应该采用具有较高玻璃化转变温度的聚合物，如聚次苯基氧化物。然而，聚次苯基氧化物因具有较高的熔融温度和较高的熔融粘度而难以处理。此外，聚次苯基氧化物所需的高处理温度会导致弹性体材料中的其它组分或最终产品的劣化。聚次苯基氧化物的初始模量对于可拉伸用品来说仍过高而需要施加过渡的力以便将用品置于穿用者身上。
由于乙烯基芳烃树脂的玻璃化转变温度明显低于聚次苯基氧化物，令人惊奇地发现：乙烯树脂可以用于本发明的弹性体材料以在体温时持续负载条件下提供所需的弹性和应力松驰性能。此外，乙烯基芳烃树脂易于在较低温度下处理，从而很少或不发生其它热塑性或弹性体成分的劣化。
在此处用作硬嵌段缔合聚合物的乙烯基芳烃树脂的玻璃化转变温度优选为约58℃～180℃，更优选的是约70℃～150℃，最优选的是约90℃～130℃。
还可以在此处用作硬嵌段缔合聚合物的是低分子量芳族碳氢化合物树脂，可以单独独用或与高分子量聚乙烯基芳烃(特别是聚苯乙烯)掺混使用。低分子量的芳族树脂优选来自乙烯基芳烃单体。低分子量树脂提供低粘度，因而为弹性体组合物提供更好的可处理性。无需理论证明，据信：低分子量树脂在与弹性体共聚物的硬嵌段和聚苯乙烯形成三维缠结时有效性较差。而且由于低分子量，树脂可以与弹性体软嵌段或热塑性硬嵌段缔合。事实上，结合低分子量树脂降低了组合物中硬的缠结网状结构的百分比。因此，通常认为：低分子量树脂可以用作处理助剂，但它们一般会对由含这些树脂的组合物制备的薄膜的弹性和应力松驰特性产生负面的影响。令人惊奇地发现：含单独的或与聚苯乙烯混合的低分子量芳族碳氢化合物树脂的弹性体组合物呈现适于此处所需的弹性和应力松驰性。
通常，在掺混物中聚苯乙烯含量与芳族碳氢化合物树脂含量的比为约1∶10到约10∶1，优选为约1∶4到约4∶1。芳族碳氢化合物树脂的数均分子量通常为600到10,000。优选芳族碳氢化合物树脂的玻璃化转变温度为60℃到105℃，数均分子量为约600到4,000。优选芳族碳氢化合物树脂包括ENDEX155或160，KRISTALEX3115或5140，PICCOTEX120和PICCOLASTICD125，上述产品都可从Hercules，Inc.，Wilmington，DE购得。
热塑性聚合物或树脂混合物占本发明所用低应力松驰弹性体组合物重量的大约3％～60％，优选为大约5％-40％，更优选的是大约10％～30％。
即使是聚苯乙烯、低分子量芳族碳氢化合物树脂和其它端部嵌段缔合聚合物或树脂都可以提供低的熔化粘度并提高组合物的可处理性，已经发现：诸如烃油的另外处理助剂对于进一步降低粘度和增强可处理性是有益的。油降低了弹性体组合物的粘度，从而使弹性体组合物更易处理。然而，处理油趋向于降低组合物的弹性体保持和拉伸性能。优选的是，处理油所占的量高达弹性体组合物重量的大约60％，再优选的是占大约5～60％，更优选的是大约10～50％，最优选的是大约15～45％。
在优选实施例中，处理油与组合物兼容，并且在处理温度下基本上不降解。适用于此处的油是烃油，可以是线性的、枝状的、循环的、脂肪族的或芳香族的。优选的是处理油是白色矿物油，可以从Witco Company，Greewich，CT购得，商品名为BRITOL。作为处理油同样优选的是从Pennzoil Company Penrenco Division，Kams City PA购得的商品名为DRAKEOL的另一种矿物油。
总之，具有所需弹性性能的弹性组合物可以由基本上只包括嵌段共聚物的组合物制备。然而，这种组合物由于组合物的高粘度、高伸长性和粘性而很难处理。此外，弹性体组合物的固有粘性使得它很难加工。例如，组合物会被处理成趋向于粘附到处理设备上并难以从设备上去除的薄膜，或当组合物被处理和卷绕时，会熔化在一起，并很难展开而进一步处理成成品。
已经发现：将纯净的嵌段共聚物与其它热塑性聚合物及处理油混合改善了组合物的可处理性和加工性。热塑性聚合物的处理油适于减小组合物的粘度并为组合物提供改进的可处理性。为进一步改善组合物的可处理性和加工性，特别是在需要这种弹性体组合物的薄膜时，至少一个弹性小得多材料的皮肤层可以与弹性体组合物共挤。在优选实施例中，弹性体组合物与热塑性组合物共挤在两皮肤层之间提供弹性体组合物，每个皮肤层基本上与中间层的一侧相结合。两个皮肤层可以是相同的和不同的热塑性材料。
皮肤层优选至少与弹性体嵌段共聚物的组分部分地兼容或混合，从而使中央弹性体层和皮肤层之间具有足够的粘着性而便于后序的处理和加工。皮肤层可以包括热塑性共聚物或热塑性共聚物和弹性体聚合物的掺混物，从而使皮肤层的弹性大大小于中央弹性体层。皮肤层的永久变形通常为比弹性体中央层的永久变形大至少约20％，优选大至少约30％，更优选的是大40％。适用作皮肤层的热塑性聚合物可以是单体衍生的聚烯烃。这些单体如乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、异戊二烯、丁二烯、1，3-戊二烯、包括1-丁烯、1-己烯和1-辛烯的α烯烃，及这些单体的混合物、乙烯聚合物(如乙烯-乙烯酸共聚物(EVA)、乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMA)和乙烯-丙烯酸共聚物)、聚苯乙烯、聚(α-甲基苯乙烯)、苯乙烯无规嵌段共聚物(诸如购自DowChemicals，Midland，MI的INDEX的共聚体)、聚亚苯基氧化物、及它们的掺混物。此外，联系层可以用于促进中央弹性体层和热塑性皮肤层之间的粘结。
图5是在本发明另一个弹性体幅片在第一表面的平面投影的另一种基本孔形状的平面图。尽管均匀形状的重复图案是优选的，基本孔，即，孔71的形状可以大致是圆形的、多边形的、或者混合形，并且可以以有序的图案或者以随机的图案排列。可理解投影的形状也可是椭圆形的、泪滴形的或者任何其它形状。
互连件本身是连续的，连续互连件在相互邻近的过渡区或部分(即，图5示出的过渡区87)彼此混合。通常，过渡区由最大的圆限定，最大的圆内切于任何三个相邻孔。可以理解，对于孔的特定图案，过渡区的内切圆可以于超过三个孔相切。为了说明，认为互连件(诸如互连件97和98)基本在过渡区的中心开始或终止。同样的，互连件侧壁描述作在对应切点的区域处(此处过渡区的内切圆与相邻孔相切)互连连续互连件的侧壁。
不包括过渡区，经过互连件的起点和终点之间的中心线的横向剖面优选具有大致均匀的U形。然而，横向剖面不必沿着互连件的整个长度均匀，并且对于特定的孔构型，沿着其长度的大部分不是均匀的。例如，从图5所示的剖面示意图可以理解，对于互连件96，基部81的宽度尺寸86可基本沿着互连件的长度变化。特别是，在过渡区或者部分87中，互连件混合成连续互连件，并在过渡区或者部分中的横向剖面呈现基本非均匀的U形，或者不可辨别的U形。
无需理论证明，据信根据图8A-8C的剖面图中和显微照相9-11中示意性图示地描述的机理，当受到变形产生的应力时，本发明的幅片更可靠(即，抵抗灾难性的失效)。图8A示出在未受力状态下幅片80的第一表面90平面102中的基本孔71，和远离第一表面90平面106的第二表面85平面106中的第二孔72。当幅片80在图8B中箭头所示的大致方向拉伸时，第一表面90变形，并且基本孔71变形到形变构型。然而，基本孔71的周长由连续的第一表面中的互连件形成。因此，孔71没有撕裂开始位置的“边缘”，以兼顾幅片的弹性可靠性。可能称为撕裂开始位置的第二孔72的边缘，不经受明显的变形产生的应力，直到幅片变形到如图8C所示的平面102不再远离第一表面90的平面106的点处。在平面102和106不再远离的点处，幅片80开始表现为基本上是平面有孔的幅片。
考虑未拉伸弹性体幅片的整个幅片深度(图8A“D”)与膜厚度(图8A“T”)的比率是有指导性的。该D/T比率可称为牵拉比率，其涉及由于本发明的形成过程而从第一表面平面牵拉出的膜量。总而言之，申请人认为通过将第二表面更加远离第一表面，牵拉率的增长起到对撕裂增加抵抗的作用。
无需理论证明，据信当幅片80受到拉伸或者变形时，本发明的弹性体层101使互连件的基部81在连续的第一表面90中形成连续幅片以拉伸。无论施加的应力如何，皮肤层103有助于保持幅片的三维特性，使连续第一表面90上的变形和基本孔71的最终形变至少部分地与不连续第二表面无关，由此使第二孔72的变形最小化。因此，在幅片连续第一表面处的变形产生的应力基本与不连续的第二表面上的撕裂初始位置处的潜在的变形产生的应力无关，至少直到第二孔开始进入第一表面的平面。通过使幅片重复并保持的变形达到100％或者更多而不会由于孔处的撕裂开始而使幅片失效，这种幅片的变形产生的应力与第二孔处的变形产生的应力基本上无关或者分离显著增加了幅片的可靠性。
据信图9-11的显微照片视觉上描述了图8A-8C示意性描述的机理。图9是光学显微照相，示出了本发明的实施例的第一表面和基本孔。在如上形成的不延伸的构形中，图9所示的幅片实施例的连续第一表面通常形成在各侧大约1mm间隔的1mm2基本孔的规则图案。图10和11是电子扫描显微照片，以略微不同的比例尺示出图9实施例的幅片的不连续第二表面。图10示出了通常在远离第一表面的平面中的弹性体薄膜的第二表面处于未拉伸的状态。图11示出幅片的第二表面处于近似100％变形的状态。如图11所示，第二孔的边缘仍远离第一表面的平面。尽管第二孔发生一些扭曲，边缘仍处于大致未受力的状态。再者，就是这种幅片的变形产生的应力与在第二孔处的变形产生的应力基本上无关显著地增加了幅片的可靠性。
具有拉伸超过弹性限度的较低弹性皮肤层的平面多层膜或者纤维的不同弹性特性在本领域中是公知的，如在前述的授权Krueger等人的美国专利及1994年12月27日授予Swenson等人的美国专利5376430和1994年10月4日授予Muramoto等人的美国专利5352518中所描述的。正如现有技术中示出，一旦在拉伸超过皮肤层的弹性限度之后恢复，由于形成的皮肤层相对于弹性体层增加的表面区域，皮肤层可以形成峰和谷不规则性的微观微小纹理。
同样的，当本发明的幅片第一次变形时，变形部分的皮肤层的受力可以超过其弹性限度。弹性体层使幅片基本返回到其预应力的、宏观的、三维构型，但是由于在非弹性变形中产生的过量材料，皮肤层的受力超过其弹性限度的部分不能返回到预应力的构型。一旦在延伸之后恢复，皮肤层形成峰和谷不规则性的微观微小纹理，更通常描述作横向延伸的波纹，如图12的显微照片所示。波纹以大致均匀的图案在互连件上形成，横过拉伸方向并大致关于基本孔径向设置。取决于幅片变形的程度，波纹可以基本限制在幅片的连续的第一表面或者更通常可以基本上在互连件的整个表面上延伸。
无需理论证明，据信横向延伸波纹出于至少两个原因对弹性体幅片是有益的。首先，波纹对弹性体幅片赋予柔软的整体纹理或者感觉。其次，波纹对基本孔是径向设置的并朝向第二孔延伸，当用作一次性吸湿用品的身体接触幅片时，其可以有助于更好的液体处理特性。
本发明的弹性体幅片以尿布400形式用于一次性吸湿用品的优选的实施例在图13中示出。在此所用的术语“尿布”指的是通常由婴儿和失禁病人穿着的穿着在穿着者下肢的衣物。然而，应该理解本发明的弹性体幅片也适用于诸如失禁短裤、训练裤、卫生巾等的其它吸湿用品。图13描述的尿布400是代表在置于穿着者之前的尿布的简化的吸湿用品。然而，应该理解本发明不局限于图13所示的尿布的具体类型或者构型。尿布形式的一次性吸湿用品的特别优选的代表性实施例在在此引用作为参考的1992年9月29日授予Buell等人的美国专利5151092中有所教导。
图13是尿布400处于未收缩状态(即，除去所有的弹性引起的压缩)下的透视图，部分结构剖开以更明确的示出尿布400的构造。接触穿着者的尿布400的部分面向观察者。尿布400在图13中示出，优选包括透液体顶片404；与顶片404连接的不透液体的底片402；和置于顶片404和底片402之间的吸湿芯406。也包括诸如弹性腿部收口件和用于将尿布固定到穿着者上的紧固装置等的其它结构件。
尽管顶片404、底片402和吸湿芯406可以组合成公知的各种构型，但是优选的尿布构型在如下专利中描述：1975年1月14日授予Kenneth B.Buell的标题为“用于一次性尿布的可回缩侧部”的美国专利3860003；1992年9月9日授予Buell的美国专利5151092；和1993年6月22日授予Buell的美国专利5221274；以及1996年9月10日授予Roe等人的标题为“具有多区结构类弹性膜幅片可延伸腰件的吸湿用品”的美国专利5554145；1996年10月29日授予Buell等人的标题为“一次性套穿式裤子”的美国专利5569234；1996年12月3日授予Nease等人的标题为“用于生产吸湿用品的侧片的零碎片法(Zero Scrap Method)”的美国专利5580411；以及1997年8月20日以Roble等人的名义提交的标题为“具有多方向可延伸侧片的吸湿用品”的美国专利申请08/915471；各个专利公开的内容在此引用作为参考。
图13示出了尿布400的代表性的实施例，其中顶片404和底片402共同延伸，并且其长度和宽度尺寸大于吸湿芯406的长度和宽度。顶片404连接并叠加到底片402之上，由此形成尿布400的周边。周边限定了尿布400的外周或者边缘。周边包括端部边401和纵向边403。
顶片402的尺寸由吸湿芯406的尺寸和选定的精确尿布设计限定。在优选的实施例中，底片402具有围绕整个尿布周边延伸超过吸湿芯406的最小距离至少为大约1.3到大约2.5厘米(大约0.5到大约1.0英寸)的改型沙漏状。
顶片404和底片402以任何合适的方式连接到一起。在此所用的术语“连接”包括通过将顶片404直接附着底片402上而顶片404直接连接到底片402上的构型，并且通过将顶片404附着到中间件上而中间件又附着到底片402上而使顶片404间接连接到底片402上的构型。在优选的实施例中，通过诸如粘结剂或者本领域中公知的任何其它方式等的连接方式(未示出)使顶片404和底片402在尿布的周边彼此直接连接。例如，均匀连续的粘结剂层，有图案的粘结剂层，或者分离粘结剂线或点的排列能用于使顶片404附着在底片402上。
端部边401形成腰部区，其在优选的实施例中包括一对弹性体侧片420，在延伸的构型中该侧片从尿布400的端部边401横向延伸。在优选的实施例中，弹性体侧片420包括本发明的弹性体幅片。在特别优选的实施例中，当用作弹性体侧片时，本发明的幅片还通过将其一侧，优选是两侧与纤维无纺材料结合而进一步加工形成复合叠层(用诸如粘结剂连结等本领域公知的方法)，形成柔软的、柔顺的弹性件。
适用作本发明的复合叠层的纤维无纺材料包括合成纤维(诸如聚丙烯、聚酯或者聚乙烯)、天然纤维(诸如木、棉、或者人造丝)或者天然和合成纤维的组合形成的无纺幅片。合适的无纺材料可以通过诸如粗梳、纺粘、水力缠绕和其它无纺领域中技术人员熟悉的方法等形成。目前优选的纤维无纺材料是粗梳聚丙烯，可以从Fiberweb of Simpsonville，S.C.购得。
纤维无纺材料可以通过本领域中公知的各种连结方法的任何一种连结到弹性体幅片上。合适的连结方法包括诸如通过均匀连续的粘结剂层、有图案的粘结剂层或者粘结剂分离线、螺旋形或点的排列、或者其它方法诸如热连结、压力连结、超声波连结、动力机械连结、或者任何其它合适的连结方法或者本领域中公知的这些附着方法的结合等。有代表性的连结方法也在标题为“具有无纺和有孔膜覆盖片的吸湿用品”，在1997年7月1日以Aziz等人为发明人公告并在此引用作为参考的U.S.SIR No.H1670中有所描述。
连结到纤维的无纺材料之后，由于连结的无纺物相对无弹性，组合幅片往往是较少弹性的弹性体。为赋予无纺物更多的弹性，并且恢复复合叠层的弹性，复合叠层可以用用于通过增量拉伸而使“零变形”叠层弹性化的方法和装置加工，如在前述Buell等人的‘092专利及前述Weber等人的‘897专利，和Weber等人的‘679专利中所描述的。形成的弹性化的“零变形”复合幅片则具有柔软的、布状触感以吸湿衣物中长期使用和舒适适体。
侧片420可以用本领域中公知的任何合适的方法连接到尿布上。例如，如图13所示，侧片420可以通过粘结剂或者本领域中公知的任何其它附加方式直接结合到底片402上。侧片420的特别优选的构型在图14中示出，在如下具有共同受让人的专利中更详细公开了构型：1997年9月23日授予LaVon等人的具有共同受让人的美国专利08/707,346，和1993年11月19日Roles等人提交的序列号为08/155048的美国专利申请，两者公开的内容均在此引用作为参考。
如图14所示，侧片420可以包括两个幅片或者条带421和422。条带421和422可以是两个分离的条带，或者另一种方案是可以通过在引导边424弯曲单个条带和以非平行的方式偏置两个形成的条带段而形成。如果使用两个分离的条带，这两个条带可以用合适的粘结剂在引导边424彼此连结，并可以同时连结到带片423上。侧片420可以任何合适的方法在连结区425连结到底片402上，并且特别是如前述LaVon等人的‘879专利申请中所公开的那样。尽管不必每对侧片是相同的，每对侧片优选彼此镜像对称。其它带有弹性侧片的例子在以下专利中公开：1989年8月15日授予Wood等人的名为“具有打褶耳部的一次性尿布”的美国专利4,875,067；1983年5月3日授予Sciaraffa等人的美国专利4381781；1990年7月3日授予Van Gompel等人的美国专利4938753；前述引用的1992年9月9日授予Buell的美国专利5151092；1993年6月22日援予Buell的美国专利5221274；1997年9月23日授予LaVon等人的名为“提供动态持续适配的吸湿用品”的美国专利5669897；1999年4月27日授予Kline等人的美国专利5897545；1993年11月19日以Roble等人的名义提交的名为“带有多方向可延伸侧片的吸湿用品”的美国专利申请08/155048，上述各专利引用作为参考。
尿布400还可以包括紧固部件423。紧固部件423优选将腰区401保持在重叠构型，从而绕尿布400的周围提供横向张力而将尿布400保持在穿用者身体上。紧固组件423优选包括带接头和或钩圈紧固件，而其它公知的紧固装置通常也是可接受的。其它示例性的紧固部件在下列专利文献中公开：1974年11月19日授予Buell的名为“一次性尿布的带紧固组件”的美国专利3848594；1987年5月5日授予Hirotsu等人的名为“吸湿用品”的美国专利4662875；1989年7月11日授予Scripps等人的名为“具有改进的紧固部件的一次性尿布”的美国专利4846815；1990年1月16日授予Nestegard的名为“带有改进的钩紧固部分的一次性尿布”的美国专利4894060；1990年8月7日授予Battrell等人的名为“压敏粘结紧固件及其制造方法”的美国专利4946527；此前引用的1992年9月9日授予Buell等人的美国专利5151092；1993年6月22日授予Buell的美国专利5221274。紧固组件还提供将用品保持在处理构型的装置，如1990年10月16日授予Robertson等人的美国专利4963140中所公开的那样。紧固组件还可以包括主要和次要紧固组件，如美国专利4699622所公开的那样以减少重叠部分的偏移；或如美国专利5242436，5499978，5507736，5591152所公开的那样以改善适配。上述每个专利在此处引用作为参考。在其它的实施例中，内衣的相对侧面可以缝合或接合而形成裤子。这使得该用品可以用作套穿式尿布或训练裤。
本发明的其它弹性体件(未示出)可以临近尿布400的周边设置。弹性体件优选沿着各个纵向边403，从而弹性件趋于靠着穿着者的腿部牵拉和保持尿布400。此外，弹性件可以邻接尿布400的端部边401的任一个或者两个设置，以提供腰带409和/或者腿部收口。例如，合适的腰带在1985年5月7日授予Kievit等人的美国专利4515595中公开，其公开的内容在此引用作为参考。此外，适合生产具有弹性可收缩弹性件的一次性尿布的方法和装置在1978年3月28日授予Buell的美国专利4081301中有所描述，其公开的内容在此引用作为参考。
弹性件以弹性收缩状态固定到尿布400上，从而处于正常的不受力的构型，弹性件有效的收缩或者聚拢尿布400。弹性件能以至少两种方式在弹性可收缩状态固定。例如，弹性件能在尿布400处于未收缩的状态时拉伸或者固定。此外，尿布400可以收缩，例如，通过打褶，并且当弹性件处于松弛或者未拉伸的状态时弹性件固定和连接到尿布400上。弹性件可以沿着尿布400的部分长度延伸。或者，弹性件能沿着尿布400的整个长度或者任何合适的长度延伸，以提供弹性的可收缩线。弹性件的长度由尿布设计限定。
弹性件可以有大量构型。例如，弹性件的宽度可以从大约0.25毫米(0.01英寸)到大约25毫米(1.0英寸)或者更多；弹性件可以包括单股的弹性材料线或者可以包括几股平行的或非平行的弹性材料线；或者弹性件可以是长方形或者曲线形。弹性件还能以本领域中公知的任何方法结合到尿布上。例如，弹性件可以超声波连结，使用各种连结图案加热和加压封接到尿布400上，或者弹性件可以仅仅胶粘到尿布400上。
如图13所示，吸湿芯406优选包括液体分散件408。在诸如图13所示的优选的构型中，吸湿芯406优选还包括收集层或件410，其与液体分散件408可以进行液体交换，并且位于液体分散件408和顶片404之间。收集层或件410可以具有包括如下纤维的无纺或者织造幅片的几种不同材料：合成纤维(包括聚酯、聚丙烯或者聚乙烯)、天然纤维(包括棉或者纤维素)、这些纤维的混合物或者这些材料的任何等效材料或者组合物。
使用中，尿布400通过将后腰带区置于穿着者的背部，并在穿着者的腿部之间牵拉剩余部分尿布400而穿戴到穿着者上，从而前腰带区跨过穿着者的前部设置。接着，弹性体侧片延伸到舒适和适体所需的程度，并且带片或者其它紧固件随后优选固定在尿布400的朝外区域。通过包括本发明的弹性体幅片的侧片420，尿布例如以具有透气性的紧密、舒适适体的方式适合于儿童的不同尺寸。
尽管一次性尿布作为包括本发明的弹性体幅片的衣物的优选实施例示出，该公开的内容不意味着局限于一次性尿布。其它一次性衣物也可以在不同的部分结合本发明的弹性体幅片，以赋予附加的舒适性、适体性和透气性。还可以构想：甚至诸如内衣和泳衣等的耐用衣物可以从本发明的弹性体幅片的耐用孔、可延伸特性中得到益处。
本发明的多层膜120可以用在传统共挤压膜制造设备上生产多层膜的传统过程加工。通常，聚合物能用浇铸或者吹制膜共挤压方法熔融加工成膜，两种方法均在Allan A.Griff(Van Nostrand Reinhold-1976)的《塑料挤压技术》第二版中描述，其在此引用作为参考。浇铸膜挤压通过线性狭缝模具。通常，扁平的幅片在大的移动抛光金属辊上冷却。其快速冷却并从第一辊剥离，经过一个或者更多的辅助辊，然后通过一组橡胶涂层的辊或者“拖离”辊，最终进入卷绕器。
在吹制的膜挤压中，熔融物通过薄的环形模具开口向上挤压。该方法也称为管状膜挤压。空气通过模具的中央引进以对管道充气并引起其膨胀。因此形成可移动的气泡，其通过内部空气压力的控制而保持在恒定的尺寸。薄膜管由吹过一个或者更多的围绕管的冷却环的空气冷却。管接下来通过一对拉辊将其拖进压平的框架而坍塌并进入卷绕器。
共挤压过程需要不止一个挤压件和或者共挤压的进给块(feedblock)或者多总管模具系统或者两者的结合以获得多层膜结构。分别在1979年5月1日和1980年4月8日均授予Cloeren的美国专利4,152,387和4,197,069在此引用作为参考，这些专利公开共挤压的供给块的原理。多个共挤压件连在供给块上，供给块采用可移动的分流件以成比例地改变与通过流动槽的聚合物体积直接有关的各个独立的流动槽的几何形状。流动槽设计成：在其汇流点上，材料以消除交界处的应力和流动不稳定性的相同流速和压力流动到一起。一旦材料在供给块中结合，其以复合结构流进单独的总管模具中。在这种过程中，材料的熔化粘度和熔化温度没有太大的差别是很重要的。否则，会在模具中产生流动不稳定性，导致多层膜中层厚度分布的控制较差。
供给块共挤压的另一个方案是多总管或者叶片模具，在前述提到的美国专利4,152,387、4,197,069，以及1985年8月6日授予Cloeren的美国专利4,533,308中有所公开，这些专利在此引用作为参考。而在供给块系统中，熔化物流在进入模具之前在外部汇聚到一起，在多总管的或叶片模具中，各个熔化物流在模具中具有其自身的多总管，在模具中聚合物在各自的多总管中独立扩散。熔化物流在模具出口的附近混合，各熔化物流占据整个模具宽度。可动叶片可正比于流动通过材料的体积来调整各个流动槽的出口，使熔化物以相同流动线速度、压力和所需宽度汇聚到一起。
由于聚合物的熔化物流动的性质和熔化温度变化广泛，使用叶片模具具有几个优点。模具具有热绝缘的特征，可以一起处理熔化温度变化较大(例如达到175°F(79.4℃))的聚合物。
叶片模具中的各个总管设计成适合特定的聚合物。因此各个聚合物流只由其总管的设计而影响，并且没有其它的聚合物的所施加的力。这使具有熔化粘度差别较大的材料共挤压成多层膜。此外，叶片模具也提供适合单独的总管宽度的能力，从而内层能由外层完全围绕，无暴露的边缘。前述的专利也公开了供给块系统和叶片模具的结合使用，以获得更复杂的多层结构。
本发明的多层膜包括两个或者更多的层，至少其中一层是弹性体的。可以构想使用多个弹性体层，各个弹性体层连接到一个或者两个皮肤层上。在三层膜中，芯层101具有相对的第一侧和第二侧，在向幅片施加应力之前，其一侧基本连续地结合到各外部皮肤层103的一侧上。三层膜，象图4所示的多层膜120，优选包括中心弹性体芯101，中心弹性体芯可以占膜的总厚度的大约10％到90％。外部皮肤层103通常是(但非必需)相同的并可以占膜的总厚度的大约5％到45％。尽管弹性体层通常基本上不需粘结剂就结合到一个或两个皮肤层上，但是粘结剂或联系层可以用于提高各层之间的粘结性。当采用各个联系层时，各个联系层可以占薄膜总厚度的大约5％至10％。
在多层弹性体薄膜已经共挤压之后，其优选送入成形结构以打孔和冷却，由此产生了本发明的宏观扩展的、三维的、有孔的弹性体幅片。通常膜通过浇铸真空在成形筛网或其它成形结构上牵拉这种膜并且将空气或水流经过向外设置的膜的表面而形成。这种方法在前述Radel等人的专利及授予Lucas等人的美国专利4154240中有所描述，两个专利均在此引用作为参考。形成三维弹性体幅片可选地通过用足够的力施加流体流并集中流量来完成，使幅片形成，如同在授予Curro等人的具有共同受让人的美国专利4695422中描述的，该专利在此引用作为参考。或者，膜能如授予Koger等人的具有共同受让人的并在此引用作为参考的美国专利4552709所描述的方法形成。优选的弹性体幅片，通过用静止支撑件在液体压力不同区域支撑成形结构的方法均匀地宏观扩展和穿孔，如具有共同受让人的均授予Mullane，Jr.的美国专利4878825和4741877所教导的，并在此引用作为参考。
尽管未示出，本发明的使用具有织造长网支撑结构的传统成形筛网的方法也将形成在本发明的范围之内的幅片。织造长网成形筛网的关节将产生具有第一平面中的波浪形图案的宏观扩展的、三维幅片，其中波浪形对应于筛网的关节。然而，波浪形通常保持在第一表面的平面中，远离第二表面的平面。互连件的剖面通常保持向上凹陷的形状，互连件的互连侧壁终止以形成基本上在第二表面的平面中的第二孔。
特别优选的成形结构包括光蚀刻的叠层结构，如图15示出了用于形成图2说明类型的塑料幅片的光蚀刻叠层结构的放大的、局部透视图。叠层结构30优选通常根据前述Radel等人的教导的内容构造，并包括单独的层31、32和33。图3和图2所示的弹性体幅片80的比较揭示了弹性体幅片80的平面102中的基本孔71与光蚀刻叠层结构30的最高平面62中的开口62的对应关系。同样的，弹性体幅片80的平面106中的孔开口72对应于光蚀刻叠层结构30的最低平面64中的开口63。
位于最高平面62中的光蚀刻叠层结构30的最高表面在不脱离本发明的范围的情况下可具有隆起物48的微观图案。这优选通过对应所需的微观表面偏差图案将抵抗涂层施加到平面光蚀刻叠层31的顶壁，并且随后开始第二光蚀刻过程而实现。第二光蚀刻过程产生具有在互连件的最高表面限定了五边形形状的孔(如，孔41)的隆起物48的微观图案的层31。隆起物的微观图案基本上不使第一表面移出第一表面的平面。第一表面在宏观范围觉察到，而隆起物在微观范围觉察到。在叠层的最高层使用隆起物48的图案的叠层构造在前述Ahr等人的专利中描述。
在图2中公开的构造该类型叠层结构的方法通常在前述Radel等人的专利中公开。光蚀刻叠层结构优选通过传统的技术轧制成管形件520(如图16所示)，并且大致根据Radel等人教导的内容连接的其相对端而形成无缝的管形成形件520。
使用管形成形件520的最外表面524以形成与之接触的多层弹性体幅片，而管形件的最内表面522通常在成形操作中不接触塑料幅片。在本发明的优选的实施例中，管形件可以用前述Lucas等人的专利中详细描述的类型的方法在凹陷/穿孔滚筒555上用作成形表面。在所述专利中公开的该类型的特别优选的装置540在图17中示意性的示出。它包括形成凹陷和穿孔装置543，恒定张力膜前进和卷绕装置545，如果需要，前进和卷绕装置545基本上与1972年7月4日授予Riemersma的美国专利3674221中示出和描述的装置的相应部分相同并且功能上基本上相同，该专利在此引用作为参考。为了简化和更明确的说明和公开本发明，相对于装置540的功能性件必须设置的框架、支座、支撑等没有详细示出和描述，可以理解在设计塑料膜转换机械的领域中的普通技术人员来说，这些细节是显而易见的。
简而言之，图17中示意性示出的装置540包括(例如)用于从共挤压器559中连续接收热塑性膜550的条带并将条带转换成具有凹陷和穿孔膜551的装置。膜550优选从共挤压过程直接提供，而仍在其热塑性温度之上，从而在冷却之前形成真空。或者，膜550可以通过导引热空气喷射在膜的一个表面上而加热，同时临近膜的相对表面施加真空。为了保持膜550的充分的控制以基本上避免收缩和/或宏观扩张膜，装置540包括用于在膜的上游区和下游区保持恒定机器方向张力的装置，上游区和下游区中的温度高于膜的热塑性温度，但是这些区中基本上没有宏观扩张膜的机器方向和机器横向方向张力。需要张力控制和抛光热塑性膜条带的流动；由膜引起的零张力区处于较高的温度以能够形成凹陷和穿孔膜。
如图17可见，形成凹陷和穿孔装置543包括旋转安装的形成凹陷穿孔圆筒555，其具有封闭端580，非旋转三分真空总管组件556和可选的热空气喷射装置(未示出)。三分真空总管组件556包括用561、562和563表示的三个总管。也在图17示出的是动力旋转开始/冷却辊566和同冷却辊一起驱动的软面(如，低密度聚氯丁橡胶)辊567。简而言之，通过设置用于在三个真空总管中独立控制真空度的装置(未示出)，围绕形成凹陷-穿孔滚筒555的部分圆周运转的热塑性膜条带接下来经受由总管561施加的第一级真空，由总管562施加的第二级真空和由总管563施加的第三级真空。如下文将更详细说明的，由总管561施加到膜的真空能保持膜的上游张力，由总管562施加的真空能使膜穿孔，并且由总管563施加的真空能冷却膜到低于膜的热塑性温度并在其中建立下游张力。如果需要，形成凹陷-穿孔圆筒555的膜接触表面可以在到达真空总管562之前通过本领域中公知的方法(未示出)预加热，以在形成凹陷操作中有利于包括抗流动聚合物的塑料膜的较好的一致性(conformance)。由于高压将熨平用前述方法在膜中形成的三维凹陷，故冷却辊556和软面辊567之间的辊隙570仅是名义上的负载。然而，辊隙570中均匀的标定压力有助于由总管563施加的真空隔绝来自凹陷-穿孔滚筒555的凹陷-穿孔部分的下游张力(即，辊卷绕张力)，并使辊隙570从形成凹陷-穿孔滚筒555剥离形成凹陷的并穿孔的膜。而且，尽管牵拉环境空气通过膜进入总管563的真空将正常冷却膜到低于膜的热塑性温度，冷却剂如图17中箭头573、574所示通过冷却辊的通道将使装置能够处理较厚的膜或者以较高的速度运转。
形成凹陷和穿孔装置543包括旋转设置的形成凹陷-穿孔滚筒555，用于以可控的圆周转速旋转滚筒555的装置(未示出)，在形成凹陷-穿孔圆筒555内部的不旋转三分真空总管组件556，包括三分总管组件556的用于在三个真空总管561、562和563中施加可控的真空水平的装置(未示出)，和可选的热空气喷射装置(未示出)。形成凹陷-穿孔滚筒555可以通过如下前述的Lucas等人的专利中教导的内容构造，但是将本发明的管状叠层成形表面代替为在此公开的穿孔的管状成形表面。
总而言之，位于形成凹陷-穿孔滚筒555内的第一真空总管561和第三真空总管563能分别在运行的膜的条带中保持基本恒定的上游和下游张力，而在形成凹陷-穿孔滚筒555中的临近第二真空总管562的膜的中间部分经受损害热和真空的张力，以影响膜形成凹陷和穿孔。
尽管公开的光蚀刻叠层结构的优选的应用是在真空膜成形操作中，如通常在前述具有共同受让人的授予Lucas等人的专利中列出的，可以理解本发明的光蚀刻叠层成形结构可以同样便利地用于直接形成本发明的三维塑料结构。这种过程可以包括直接将加热的液体塑料材料(一般是热塑性树脂)施加到成形表面，成形表面施加足够大的气动压力差到加热的液体塑料材料以引起所述材料与穿孔叠层成形表面的图像一致，使液体材料固化，并且此后从成形表面除去三维塑料结构。
尽管通常在图2公开的幅片实施例代表了本发明的特别优选的实施例，但任何数量的互连件可以用在本发明的幅片结构中，如第二，第三等等。这种结构的一个例子在图18中示出，其也示出了互连件的向上凹陷形剖面的变形。图18示出的孔的网络包括由大量基本互连件(如，在幅片300的最上平面307彼此互连的件302、303、304和305)形成的基本孔301，所述开口还在中间平面314中由第二互连件313细分成较小的第二孔310和311。基本孔310还在幅片300的更低的平面325中由第三互连件320细分成甚至更小的第二孔321和322。从沿图18的剖线19-19截取的图19中可见，平面314和325大致平行于最高平面307和最低平面330并位于两者之间。
在图17和18所说明的幅片实施例中，基本互连件和第二个互连件还连接到相交的第三互连件上，如，第三互连件320，其也呈现沿其长度大致向上凹陷的形状。相交的基本、第二和第三互连件在第二表面332的平面330中基本彼此同时终止，以在幅片的第二表面中形成大量开口或者孔，如孔370、371和372。清楚的是，位于幅片300的第一和第二表面之间的互连的基本、第二和第三互连件形成将幅片的第一表面331中的每一个基本孔(如孔301)与幅片的第二表面332中的大量第二孔(如孔370、371和372)连接的封闭网络。
如将要认识到的，用于本发明的幅片中通常向上凹陷的形状的互连件可以沿着其全部长度基本是直的。或者，互连件可以是曲线形的，可以包括两个或者更多的基本直的片段或者在沿着其长度的任何部分在任何所需的方向取向。不要求互连件彼此相同。此外，前述形状以任何所需的式样结合以产生所需的任意图案。不论最终选择的形状如何，沿着互连件的各自长度存在的向上凹陷形状的剖面有助于给本发明的弹性体幅片赋予弹性及三维平衡(standoff)。
对于本领域中的普通技术人员来说，在不脱离本发明的思想和范围的前提下进行各种变化和改型是明显的。例如，在需要生产本发明的幅片(其中幅片的预定部分能够阻止液体流通)的情况下，进行形成凹陷操作而不引起幅片在第二表面开裂是可行的。具有共同受让人的1983年7月26日授予Bishop的美国专利4395215和具有共同受让人的1988年5月31授予Bishop的美国专利4747991(在此引用作为参考)全面公开了如何构造能够产生三维扩张膜的管状成形结构，这些膜不均匀地形成凹陷，但是只在预定区域打孔。
据信，在此包括的说明书能够使本领域的技术人员以多种及变化的形式实际运用本发明。然而，提出下述示范性的实施例和分析方法，以说明本发明的特别优选的弹性体材料在体温下的有益的弹性依赖性，以及抗洗液性。
实验方法
A.失效点的拉伸强度和伸长率
该方法确定的性能与弹性体薄膜的可延伸性相关。这些性能与适用作吸湿用品(特别是套穿式尿裤、训练裤、带紧固件的一次性尿布或其它成人用吸湿内裤)的弹性部件的材料选择有关，这些吸湿用品在穿上时都基本上被拉伸。
该实验可以采用从Instron Engineering Corp.Canton，MA或SINTECHMTS Systems Corporation，Eden Prairie，MN购得的商用拉伸测试仪。薄膜被切成MD方向为(薄膜机器方向)1″宽、CD方向(与MD方向成90°的横向)为4″的试样。仪器与计算机相连，用于控制实验速度和其它实验参数并采集、计算和报告数据。薄膜的拉伸应力应变特性根据ASTM方法D882-83来确定。这些拉伸性能是在室温(约20℃)下测量的。过程如下：
(1)为实验选择合适的夹爪和测力传感器；夹爪应该足够宽以安装试样，通常采用1″宽的夹爪；对测力传感器进行选择，从而使对被测试样的拉伸响应在测力传感器测量能力或所用负载范围的25％到75％之间，通常采用50lb的测力传感器；
(2)根据制造说明来校正仪器；
(3)将测量长度设定为2″；
(4)根据制造说明将试样放置在夹爪的平坦表面上；
(5)将十字头的速度设定为恒定的速度：20″/min，
(6)开始试验并同时收集数据；以及
(7)计算并报告拉伸性能，包括在断裂点的伸长度，和100％及200％伸长率时的负载。报告三种样品的平均结果。
B.两循环滞后的实验
该方法确定的性能与初始使用时用户从侧片、腰带或其它弹性部件感受到的力并在产品被使用后如何适配相关。
该实验采用从Instron Engineering Corp.Canton，MA或SINTECHMTSSystems Corporation，Eden Prairie，MN购得的商用拉伸测试仪。薄膜被切成MD方向为1″宽、CD方向为4″的试样。仪器与计算机相连，用于控制实验速度和其它实验参数并采集、计算和报告数据。两循环滞后是在室温下测量的。过程如下：
(1)为实验选择合适的夹爪和测力传感器；夹爪应该足够宽以安装试样，通常采用1″宽的夹爪；对测力传感器进行选择，从而使对被测试样的拉伸响应在测力传感器测量能力或所用负载范围的25％到75％之间，通常采用50lb的测力传感器；
(2)根据制造说明来校正仪器；
(3)将测量长度设定为2″；
(4)根据制造说明将试样放置在夹爪的平坦表面上；
(5)将十字头的速度设定为恒定的速度：20″/min；
(6)开始两循环滞后实验并同时采集数据，两循环滞后实验的步骤如下：
(a)在20″/min的恒定速度下至200％的伸长率；
(b)在该位置保持30秒；
(c)在20″/min的恒定速度下至0％应变；
(d)在该位置保持60秒；
(e)在20″/min的恒定速度下至50％的伸长率；
(f)在该位置保持30秒；
(g)至0％应变；并
(7)计算并报告在200％伸长率时包括应力松驰的各项性能及变形百分比。报告三种样品的平均结果。
C.持续负载应力松驰实验
由该方法确定的性能可以与用户从用品的侧片、腰带或其它弹性部件感受到的力及用品在被穿用特定时间后在室温下如何适配相关。由该方法确定的性质与在体温(100°F，即，37.8℃)时在持续负载下抵抗松驰的材料的选择有关，因此在吸湿用品的最大穿用时间里提供持续的适配。
该实验采用Instron Engineering Corp.，Canton，MA或SINTECHMTSSystems Corporation，Eden Prairie，MN购得的商用拉伸测试仪。薄膜被切成MD方向1″宽、CD方向2″长的试样。在样品上标记1″的测量长度，将胶带缠在试样的测量长度外，为夹爪的夹持提供更好的表面。仪器与计算机相连，用于控制实验速度和其它实验参数，并用于采集、计算和报告数据。在100°F(37.8℃)(约人体体温)下测量持续的负载应力松驰。过程如下：
(1)为实验选择合适的夹爪和测力传感器；夹爪应该足够宽以安装试样，通常采用1″宽的夹爪；对测力传感器进行选择，从而使对被测试样的拉伸响应在测力传感器测量能力或所用负载范围的25％到75％之间，通常采用50lb的测力传感器；
(2)根据制造说明来校正仪器；
(3)将测量长度设定为1″；
(4)根据制造说明将试样放置在夹爪的平坦表面上；
(5)将十字台的速度设定为10″/min；
(6)开始持续负载应力松驰实验并同时采集数据，持续负载应力松驰实验的步骤如下：
(a)在10″/min的恒定速度下至200％的伸长率；
(b)在该位置保持30秒；
(c)在10″/min的恒定速度下至0％应变；
(d)在该位置保持60秒；
(e)在10″/min的恒定速度下至50％的伸长率；
(f)在该位置保持30秒；
(g)至0％应变；以及
(7)计算并报告包括初始负载和最终负载(如，最终持续载荷)的性能，和百分比损失率。报告样品的平均结果。
百分比损失率是10小时时在持续负载下的应力松驰，并表示为[(循环2的50％伸长率的初始负载-10小时后循环2的50％伸长率下的最终负载)/循环2的50％伸长率下的初始负载]×100％。
示例
可挤压和成形的弹性体组合物可以通过将不同量的苯乙烯弹性共聚物、乙烯基芳烃树脂和矿物油掺混形成弹性体混合物来制备，其中苯乙烯弹性体共聚物如可从Shell Chemical Company，Houston，TX购得的KratonG1600系列，或从Kurary America Inc.，New York，NY购得的SEPTONS4000或S8000系列；乙烯基芳烃树脂如可从Nova Chemical，Inc.，Monaca，PA.购得的聚苯乙烯PS210；矿物油如从Pennzoil Co.，Penrenco Div.，Karns City，PA购得的Drakeol。
适用于此处的弹性体组合物的例子在表1中示出。各组件的量以弹性体组合物的重量百分比来表示。只是少量存在的添加剂(特别是抗氧化剂)在表1的组合物中未示出。本发明中采用的弹性体组合物包括占重量约0.5％的抗氧化剂。
表1的弹性体组合物的挤压单层薄膜的物理性能在表2中示出。这些性能由上述的试验方法确定。表2的所有物理性能在相同的薄膜样品定量的基础上表示。表2表明：用低分子量芳族碳氢化合物树脂代替聚苯乙烯提供了令人惊奇的相等的弹性和应力松驰特性，尽管构成三维缠结网状结构的组合物的总重量百分比降低了。
表1弹性体组合物(重量百分比)
样品                                1        2       3        4
S-E-EP-S嵌段共聚物                  55       55      55       55
SeptonS-4033
聚苯乙烯PS210                       15               10       10
树脂Piccotex120                           15      5
树脂Kristalex5140                                          5
矿物油Drakeol                    30       30      30       30
表2弹性体组合物挤压薄膜的性能
样品                                1        2       3        4
定量(g/m2)                         70       70      70       70
100％伸长率时的应力(g/in)           183      226     182      179
200％伸长率时的应力(g/in)           267      261     252      266
200％伸长率时的应力松驰(％)         6        11      7        7
第一循环至200％伸长率后的变形(％)   1        3       2        1
50％伸长率时的最终持续载荷(g/in)    86       68      74       82
持续载荷10小时时的应力松驰(％)  27     43     35     28
断裂点处的伸长率(％)            721    660    737    666
表3中公开的组合物1的物理性能是以挤压单层弹性体薄膜、共挤压多层薄膜和三维真空成形幅片来确定的。
通过上述公开的方法制造平面的共挤压多层薄膜并随后形成弹性体幅片，其结构大致如图9-11的显微照片所示。共挤压膜包括如图4所示的三层。中央弹性体层包括与聚苯乙烯和矿物油掺混的苯乙烯嵌段共聚物，以及可选择的芳族碳氢化合物。弹性体层通常大约为0.052mm(3.2mm)厚。皮肤层包括聚烯烃材料，每一层一般为约0.0038mm(0.15mil)厚。薄膜的总厚度大约为0.09mm(3.5mils)，弹性体层占厚度的大约75～90％。单层弹性体薄膜也可以由本领域公知的方法生产而形成约0.072mm(2.8mils)厚的薄膜。薄膜根据上述实验方法被切割成合适的试样尺寸。
尽管难以精确地测量，三维弹性体幅片从第一表面到第二表面的量度为1mm级，牵拉比大约为10∶1。在如此成形的非延伸的构形中，连续的第一表面通常可以形成各边都间隔开1mm的1mm2的可透液体孔的规则图案。第二孔略小于基本孔，使弹性体幅片的开孔面积达到近12-16％。
本发明的示例性弹性体幅片通过反复并持续高达400％或更高的应变而呈现可靠的弹性性能，不会明显影响幅片的弹性和孔隙率。总之，随着皮肤层经历非弹性应变，幅片在第一伸长中呈现较高的模量。因此据信：在非弹性皮肤层区域中的互联件上形成微观皱纹，这导致较低并大致恒定的幅片模量。
表3
弹性体薄膜/幅片的性能
样品                                1a    1b    1c
定量(g/m2)                         71    89    88
100％伸长率时的应力(g/in)           186   293   258
200％伸长率时的应力(g/in)           271   346   307
200％伸长率时的应力松驰(％)         6     11    13
第一循环至200％伸长率后的变形(％)   1     8     10
50％伸长率时的最终持续载荷(g/in)    87    98    76
持续载荷10小时时的应力松驰(％)      27    33    33
断裂点处的伸长率(％)         721     667     669
其中，样品1a是组合物1的挤压单层弹性体薄膜；样品1b是共挤压多层膜，具有组合物1作为中央层和聚苯乙烯作为设置在中央层相对表面上的皮肤层；样品1c是根据所述方法由1b的多层共挤压膜形成的三维弹性体幅片。
在本说明书中提到的所有专利、专利申请(及被授权的专利和对应公开的外国专利申请)及出版物公开的内容在此处引用作为参考。这并不表明引入作为参考的任何文件教导或公开了本发明。
尽管已经描述和展示了本发明的具体实施例，但很显然，在不脱离本发明精神和范围的前提下可以进行各种改变和变形。所附权利要求书试图覆盖本发明范围内的所有改变和变形。

Claims (33)

1.一种适用于形成多孔、宏观扩展的三维弹性体幅片的低应力松弛弹性体薄膜，所述弹性体薄膜包括一个具有相对的第一表面和第二表面的弹性体层，和至少一个连续地粘合到所述弹性体层第一表面上的弹性小于弹性体层的皮肤层，所述弹性体层包括：
a)占重量20～80％的弹性体嵌段共聚物，所述共聚物具有占重量10％～80％的至少一个热塑性硬嵌段和占重量20％～90％的至少两个弹性体软嵌段，硬嵌段是从下列物质组中选出的乙烯基芳烃单体衍生的聚合物：苯乙烯、α-甲基苯乙烯；软嵌段是从下列物质组中选出的烯属单体衍生的聚合物：乙烯、丙烯、丁烯、异戊二烯、丁二烯；
b)占重量3～60％的至少一种乙烯基芳烃树脂，该树脂的玻璃化转变温度为58℃至180℃；及
c)占重量5～60％的处理油；
其中，弹性体薄膜在室温下200％伸长率时应力松弛小于20％，在37.8℃时50％伸长率时10小时后的应力松驰小于45％。
2.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述弹性体层占薄膜总厚度的20％至95％，皮肤层占薄膜总厚度的1％至40％。
3.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，弹性体层的厚度为0.013mm～0.51mm，皮肤层的厚度为0.0013mm～0.13mm。
4.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述弹性体嵌段共聚物从下列物质组中选择：A-B-A三嵌段共聚物，A-B-A-B四嵌段共聚物，A-B-A-B-A五嵌段共聚物，其中A是硬嵌段；B是软嵌段。
5.如权利要求4所述的薄膜，其特征在于，所述弹性体嵌段共聚物包括来自不同乙烯基芳烃单体的多于一个的A嵌段和来自不同烯属单体的多于一个的B嵌段。
6.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述硬嵌段是聚苯乙烯，所述软嵌段是从下列物质组选出的聚合物：聚(乙烯/丙烯)、聚(乙烯/丁烯)、聚异戊二烯、聚丁二烯、氢化聚(异戊二烯/丁二烯)。
7.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，硬嵌段是来自乙烯基芳烃单体和烯属单体的共聚物；软嵌段是来自烯属单体的聚合物。
8.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，硬嵌段的数均分子量为1,000至200,000，软嵌段的数均分子量为1,000至300,000。
9.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，硬嵌段的数均分子量为5,000至60,000，软嵌段的数均分子量为20,000至100,000。
10.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述乙烯基芳烃树脂来自下列物质组中选出的单体：苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯，并且该树脂的数均分子量为600至200,000。
11.如权利要求10所述的薄膜，其特征在于，所述乙烯基芳烃树脂是数均分子量为5,000至150,000的聚苯乙烯。
12.如权利要求10所述的薄膜，其特征在于，乙烯基芳烃树脂是聚苯乙烯和低分子量芳族碳氢化合物树脂的混合物，聚苯乙烯含量与低分子量芳族碳氢化合物树脂含量的比为1∶10到10∶1，所述聚苯乙烯的数均分子量为10,000到100,000，所述芳族碳氢化合物树脂的数均分子量为600到10,000。
13.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述处理油是矿物油。
14.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述弹性体层还包括占重量1％的抗氧化剂。
15.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述薄膜包括两个皮肤层，每个所述皮肤层连续地结合到弹性体层所述相对表面的一个上。
16.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述皮肤层包括从下列物质组中选出的热塑性聚合物：聚烯烃，聚苯乙烯，聚(α-甲基苯乙烯)，苯乙烯无规嵌段共聚物，聚亚苯基氧化物。
17.如权利要求16所述的薄膜，其特征在于，所述皮肤层是由从下列物质组中选出的单体所衍生的聚烯烃：乙烯、丙烯、丁烯、异戊二烯、丁二烯、1-己烯。
18.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，还包括粘结到弹性体薄膜的至少一个表面上的纤维无纺材料，使得所述弹性体薄膜和所述无纺材料形成复合叠层体。
19.一种人体穿用的用品，所述用品包括弹性化部分，所述弹性化部分包括低应力松弛弹性体薄膜，所述弹性体薄膜包括一个具有相对的第一表面和第二表面的弹性体层，和至少一个连续地粘合到所述弹性体层第一表面上的弹性小于弹性体层的皮肤层，所述弹性体层包括：
a)占重量20～80％的弹性体嵌段共聚物，所述共聚物具有占重量10％～80％的热塑性硬嵌段和占重量20％～90％的弹性体软嵌段，硬嵌段从选自包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯的乙烯基芳烃衍生而来，软嵌段从选自包括乙烯、丙烯、丁烯、异戊二烯、丁二烯的烯属单体衍生而来；
b)占重量3～60％的至少一种乙烯基芳烃树脂，该树脂的玻璃化转变温度为58℃至180℃；及
c)占重量5～60％的处理油；
其中，弹性体薄膜在室温下200％伸长率时应力松弛小于20％，在37.8℃时50％伸长率下10小时后的应力松驰小于45％。
20.如权利要求19所述的用品，其特征在于，所述弹性化部分是侧片、腰带、收口、顶片、底片、绷带、包裹物或伤员包扎用品。
21.如权利要求19所述的用品，其特征在于，所述用品包括主体部分，所述主体部分包括可透液体的顶片、结合到顶片上的不透液体的底片、设置在所述顶片的至少一部分和所述底片之间的吸湿芯。
22.如权利要求21所述的用品，其特征在于，所述吸湿用品是套穿式尿布、训练裤、带紧固件的一次性尿布、女用卫生巾、衬裤或失禁内衣。
23.如权利要求19所述的用品，其特征在于，硬嵌段的数均分子量为1,000至200,000，软嵌段的数均分子量为1,000至300,000。
24.如权利要求19所述的用品，其特征在于，硬嵌段的数均分子量为5,000至60,000，软嵌段的数均分子量为20,000至100,000。
25.一种适用于形成多孔、宏观扩展的三维弹性体幅片的低应力松弛弹性体材料，所述弹性体材料包括：
a)占重量20～80％的弹性体三嵌段共聚物，该共聚物具有聚烯烃中间嵌段和两个聚苯乙烯端部嵌段，该共聚物从下列物质组中选取：聚(苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯)，氢化聚(苯乙烯-异戊二烯/丁二烯-苯乙烯)，聚(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯)，聚(苯乙烯-丁烯-苯乙烯)，聚(苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯)；
b)占重量3～60％的至少一种乙烯基芳烃树脂，其玻璃化转变温度为58℃至180℃；及
c)占重量5～60％的处理油。
26.如权利要求25所述的材料，其特征在于，硬嵌段的数均分子量为1,000至200,000，软嵌段的数均分子量为1,000至300,000。
27.如权利要求25所述的材料，其特征在于，所述乙烯基芳烃树脂来自下列物质组中选出的单体：苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、及它们的混合物，并且该树脂的数均分子量为600至200,000。
28.如权利要求27所述的材料，其特征在于，所述乙烯基芳烃树脂是数均分子量为5,000至150,000的聚苯乙烯。
29.如权利要求25所述的材料，其特征在于，乙烯基芳烃树脂是聚苯乙烯和低分子量芳族碳氢化合物树脂的混合物，聚苯乙烯含量与低分子量芳族碳氢化合物树脂含量的比为1∶10到10∶1，所述聚苯乙烯的数均分子量为10,000到100,000，所述芳族碳氢化合物树脂的数均分子量为600到100,000。
30.如权利要求25所述的材料，其特征在于，所述材料构成贴近人体穿用的用品的弹性化部分。
31.如权利要求30所述的材料，其特征在于，所述弹性化部分是侧片、腰带、收口、顶片、底片、绷带、包裹物或伤员包扎用品。
32.如权利要求30所述的材料，其特征在于，所述用品是包括主体部分的吸湿用品，所述主体部分包括可透液体的顶片、结合到顶片上的不透液体的底片、设置在所述顶片的至少一部分和所述底片之间的吸湿芯。
33.如权利要求32所述的材料，其特征在于，所述吸湿用品是套穿式尿布、训练裤、带紧固件的一次性尿布、女用卫生巾、衬裤或失禁内衣。
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