CN1547631B - 高度伸长的有孔无纺织网及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可伸长有孔无纺织网，以及制造该有孔无纺织网的方法。在一个实施方案中，该方法包括以下步骤：提供有孔无纺织网，沿与交织方向基本平行的方向对其进行递增拉伸，并沿加工方向施加拉力，使得施加力之后网的宽度小于递增拉伸之后的网宽度。在另一个实施方案中，该方法包括以下步骤：提供无纺织网，在多个位置弱化该无纺织网，以形成多个弱化熔融稳定部位；对无纺织网施加第一拉力使得无纺织网在多个弱化熔融稳定部位断裂，在无纺织网中对应弱化熔融稳定部位的位置形成多个孔，沿与交织方向基本平行的方向递增拉伸该无纺织网，并在加工方向施加张力，以使施加加工方向的张力之后网的宽度小于递增拉伸之后的网宽度。本发明同时公开了通过所述方法制造本发明网的装置。所制成的可伸长有孔无纺织网具有多个孔，每一孔的孔面积大于2mm²，孔的纵横比小于6，无纺织网的开口区域超过15％，且在负荷为10g/cm条件下沿交织方向能够伸长至少70％。

Description

高度伸长的有孔无纺织网及其制造方法

技术领域

本发明涉及高度伸长的有孔无纺织网及其制造方法。有孔无纺织网尤其适用于一次性吸收制品，如尿布、失禁贴身短内裤、训练短裤和女性卫生穿着用品等。

背景技术

通过无纺挤出法例如熔吹法和纺粘法形成的无纺织网可制成产品和产品组分。这些产品和产品组分的制作成本如此低廉以至于它们可作为一次性产品使用，仅使用一次或几次。具有代表性的这种产品包括一次性吸收制品，如尿布、失禁贴身短内裤、训练短裤和女性卫生穿着用品等。

婴儿和其他患有失禁病症的个人穿用一次性吸收制品如尿布以吸收和容纳尿液和其它身体排泄物。吸收制品的功能不仅在于容纳排泄物，还可使这些排泄物与穿着者的身体、衣物和被褥相隔离。本领域已知一次性吸收制品可具有多种不同的基本设计。

典型的吸收制品包括液体可透过的顶片、与顶片相连的液体不可透过的底片，以及位于顶片和底片之间的吸收芯。由于具有液体可透过性和提供一个亲和皮肤的表面，因此无纺织网经常用作顶片。然而，在某些使用中，由于有时身体排泄物阻断或滞留于无纺织网中，从而相对于穿着者皮肤造成阻塞，因而无纺织网作为顶片的作用并不总能够发挥。解决上述问题的一个办法是在无纺织网上开孔，以使身体排泄物易于穿透无纺织网进入下面的吸收芯。令人遗憾的是，用于形成有孔无纺织网的某些技术或者昂贵并对于穿着者的皮肤而言产生一种不可取的粗糙感，或者易裂，尤其是当有孔无纺织网作为一次性吸收制品的顶片使用时。

在无纺材料中形成孔以解决上述问题的一种经济的方法在1997年5月13日授予Curro等人的题为“无纺织网选择性成孔的方法”(Method ForSelectively Aperturing a Nonwoven Web)的美国专利5,628,097中进行了阐述；在于1999年6月29日授予Curro等人的题为“选择性有孔无纺织网”(Selectively Apertured Nonwoven Web)的美国专利5,916,661中也进行了阐述，两种参考文献引入本文以供参考。Curro等人的两个专利中所教导的无纺织网已证明是作为一次性吸收穿着物(包括一次性尿布)顶片的有效材料。例如，通过所述方法形成的孔可有效处理具有更高粘性的身体排泄物。

有孔无纺织网也可通过几种其它方法制成，如通过i)题为“穿孔无纺织物”(Perforated Nonwoven Fabrics)的美国专利5,714,107中所述的开槽与拉伸；ii)题为“有孔层压网的形成方法”(Forming Apertured Laminate Web)的欧洲专利EP-A-0 955 159中使用压花辊穿孔法；iii)题为“有孔无纺织物的生产方法”(Process for Producing Apertured Nonwoven Fabric)的美国专利5,414,914中所述的水缠绕或水成孔法；以及iv)题为“微纤维网产品”(Microfibre WebProducts)的美国专利4,469,734中所述的热针法。

开口面积与孔面积是有孔网作为一次性吸收制品顶片的两个重要属性。为了有效吸收粘性身体排泄物，每个孔的开口面积应大于1mm²、优选大于2mm²、最优选大于3mm²。而且，整个顶片的总开口面积优选为至少约15％。理想的孔或洞应为圆形或几乎为圆形。不过，若孔为椭圆形，则孔的纵横比(即椭圆的长轴与短轴之比)应小于8、优选小于6、最优选小于4。

尽管可生产既高质又经济的有孔无纺织网，Curro等人教导的网，以及采用已知技术通过以上所列其它方法制成的网仍具有不足之处，该网具有交织方向的伸长性，这种伸长性限制了其在某些具有高度伸长的一次性穿着物品中的使用。例如，随着一次性吸收穿着物的改进，多种组分的伸长性变得更为重要。例如，在一次性尿布中，衬底组分如底片和顶片具有伸长性是理想的。伸长性组分允许穿着者如婴儿进行更大范围的自由活动。高度伸长性可使其更便于应用、对皮肤约束更少，并使穿着者感觉更舒适。

当前的有孔无纺材料典型地具有与基体材料(即，无孔无纺材料)基本相同的伸长性。即，成孔过程并不提高伸长特性。即使专为一次性吸收制品设计的有孔无纺材料，如按照Curro等人提出的方法制造的那些有孔无纺材料，典型地在负荷为25g/in(25g/2.54cm，即约10g/cm)张力作用下，交织方向的伸长量为约50％。即，如用于尿布顶片的有孔无纺织网，其交织方向尺寸可为100cm，在拉力负荷为约10g/cm(抓紧相对边缘使直线长度为一厘米的网受拉力负荷时，对每一相对边缘所施加的力为10g)的条件下可在该方向上伸长达约150cm，而不会出现明显的性能降低或材料完整性降低。

某些有孔无纺织网可呈现出充分的伸长性，但尽管如此，伸长后仍不能维持足够的孔面积和形状。例如，通过开口和拉伸法所制成的有孔无纺织网可能通过对开口网加固，即在加工方向将其伸长，使其在交织方向上缩小至更窄的宽度，以使其具有潜在伸长性。但这种方法大大减小了孔面积，也将增大孔的纵横比。另一种可能的方法是将网加固，然后将其开槽并拉伸。但将这种网在交织方向上拉伸时，网容易在孔扩大之前返回到其未缩小的状态，这就失去了加固的有益效果。而另一种可能的方法是将网加固，通过热针法等方法在网上打孔。由于这些网不柔软，因此它们不适于作为尿布。这是由于在形成孔处留下粗的融合边缘的缘故。

因此，希望有孔无纺织网的孔面积大于2mm²，总开口面积超过15％，孔的纵横比小于6，而且在约10g/cm的张力作用下交织方向的伸长量超过约50％。

而且，希望有孔无纺织网适于作为一次性尿布的顶片使用，在约10g/cm张力作用下其交织方向的伸长量超过约70％。

此外，希望采用经济的方法制造有孔无纺织网，在约10g/cm张力作用下该无纺织网交织方向伸长量超过约70％。

发明内容

根据本发明，提供了一种可伸长有孔无纺织网，以及制造这种有孔无纺织网的方法。在一个实施方案中，该方法包括生产有孔无纺织网的步骤，即在与交织方向基本平行的方向上将其递增拉伸，并在加工方向上施加一个拉力，以在施加拉力后使网宽度小于递增拉伸后的网宽度。在另一个实施方案中，该方法包括生产无纺织网的步骤；在多个部位弱化无纺织网以产生多个弱化熔融稳定部位；对无纺织网施加一个第一拉力，使无纺织网在多个弱化的熔融稳定部位断裂，则在无纺织网中与弱化熔融稳定部位相应的部位形成多个孔，将无纺织网沿基本平行于交织方向的方向递增拉伸，并沿加工方向施加拉力，则使得沿加工方向施加拉力后网的宽度小于递增拉伸之后的网的宽度。同时也公开了通过本发明方法制造本发明网的装置。

所制成的可拉伸有孔无纺织网具有多个孔，每一孔的面积大于2mm²，孔的纵横比小于6，无纺织网的开口区域大于15％，并在负荷为10g/cm的条件下沿交织方向能够伸长至少70％。

附图说明

虽然本说明书通过特别指出并清楚地要求保护本发明的权利要求作出结论，但应该相信由下列说明并结合附图可更好地理解本发明，其中相同标号用于指示基本相同的部件，其中：

图1为制造本发明无纺织网的一个示例性方法的示意图；

图2为本发明网弱化装置的放大的透视图；

图3为本发明弱化装置隆起图案的示意图；

图4为本发明的无纺织网经多个部位弱化后，无纺织网的放大平面图照片；

图5为本发明无纺织网拉伸装置的透视图；

图6为本发明递增拉伸系统细节的放大图示；和

图7为在施加拉力使无纺织网在弱化部位断裂从而在无纺织网中形成孔之后，本发明无纺织网的放大平面图照片。

具体实施方式

本文中使用的术语“无纺织网”具有其通常的含义，并具体指网具有单独纤维或丝线中间层，但并不为规则重复形式。无纺织网可通过不同的已知的方法，例如熔吹法、纺粘法和粘合粗梳法等制成。无纺织网，在无孔且经本文中公开的处理之前，也可称为“前体网”。

本文中使用的术语“微纤维”是指平均直径不大于约100微米的小直径纤维。

本文中使用的术语“熔吹纤维”是指通过挤出熔融热塑材料通过多个精细的且通常为圆形的毛细管模，成为熔融丝线或细丝而形成的纤维，在高速(如空气)气流下使熔融热塑性材料变薄以使其直径变细，甚至小到微纤维直径。其后，熔吹纤维由高速气流运载，沉积于收集表面之上形成由随机分布的熔吹纤维构成的网。

本文中使用的术语“纺粘纤维”指通过挤出熔融热塑性材料成为细丝而形成的小直径纤维，纤维出自多个精细的通常为圆形的且与挤出细丝同直径的喷丝头毛细管，然后在喷射牵拉或其它已知的纺粘机构作用下其直径迅速减小。

本文中使用的术语“聚合物”通常包括但不限于均聚物、共聚物，例如嵌段、接枝、随机及其它共聚物、三元共聚物等，以及其混合物或改性物。而且，除非另外明确限定，术语“聚合物”将包括材料的所有可能的几何构型。这些构型包括但不限于全同立构、间同立构和随机对称。

本文中使用的术语“弹性的”是指在偏置力作用下任一材料可拉伸，即可伸长至少约60％(即拉伸后偏移的长度为至少其在松弛状态下未偏移长度的约160％)，而且在拉伸力释放后至少恢复伸长量的55％。一假设实施例为长度为一(1.0)厘米的材料样本，其可伸长至至少1.60cm，而且在伸长至1.60cm并释放后，将恢复为长度不超过1.27cm。许多弹性材料可伸长超过60％(即远多于其松弛状态下长度的160％)，例如伸长100％或更多，而许多这些材料在所施加力释放后将基本恢复其初始松弛状态长度，例如恢复至初始松弛状态长度的105％。

本文中使用的术语“无弹性的”是指不属于上述“弹性的”定义范围内的任一材料。

本文中使用的术语“可伸长的”是指在偏置力作用下任一材料可伸长至少约50％而不会产生明显的阻力(小于10g/cm)或导致灾难性故障。灾难性故障包括实质性的开裂、碎裂、破裂或其它拉力条件下的故障，如果用标准张力检验器进行测试，该故障将导致张力突然显著下降。本文中使用的术语“高度伸长的”是指在偏置力作用下，任一材料可伸长至少约70％、更优选可伸长至少约100％、甚至更优选可伸长至少约120％，而不会产生明显的阻力(小于10g/cm)或导致导致灾难性故障。

本文中使用的术语“熔融稳定的”是指局部受热和/或受压使得无纺织网纤维充分加固成为稳态膜状形式的无纺织网部分。

除非另有说明，本文中使用的所有组合物百分比均为重量百分比。

本文中使用的术语“吸收制品”是指吸收和容纳身体排泄物的装置，更具体讲是指紧贴或邻近穿着者身体放置以吸收和容纳各种身体排泄物的装置。本文所用术语“一次性的”用于描述那些不准备清洗、或者不作为一种吸收制品再次保存或再次使用的吸收制品(即它们在用过一次之后即被丢弃，优选被回收、堆肥处理或者以其它环保方式处理)。“一体的”吸收制品是指由独立部分形成共同实体并相互联接而成的吸收制品，这样它们无需单独的处理部分，如单独的支持物和衬垫。本文中使用的术语“尿布”是指通常由婴儿或失禁患者在躯干下部穿用的吸收制品。然而应认识到，本发明也可适用于其它吸收制品，如失禁贴身短内裤、失禁内衣、尿布托垫和衬垫、女性卫生穿着物、训练短裤等。

本文中术语“孔面积”是指单孔的开口区域的平均面积，例如以平方毫米等面积单位测量。

本文中使用的术语“开口区域”是指网的有孔部分的总面积的百分比。

本文中使用的术语“纵横比”为基本是椭圆形的单孔的长轴与其短轴的比率。

所谓“交织方向”是指与网加工时交织方向的对应的方向，与“加工方向”垂直。因而是网加工过程中与网加工线性方向对应的方向，即网的“长度”方向为加工方向。对于加工方向而言的横向方向，即网的“宽度”为交织方向。

对于高速尿布设备生产的典型尿布，其组分网材料的交织方向对应于通常平行于成品尿布横向中心线的方向，如本文所详述。正是希望在此方向上的尿布的伸长性能够得到改善。

典型的尿布包括保持部件，通常称为“衬底”，其包括液体可渗透的顶片和与所述顶片相连的液体不可透过的底片。吸收芯位于顶片与底片之间。尿布优选还包括其它本领域已知的组件，如弹性化的侧片；经过弹性化的腿箍；弹性化的腰带；以及一种紧固系统，该紧固系统优选包括一对紧固部件(如带状卡舌或机械紧固件)以及一个连接部件。

尿布也可具有两条中心线，一条纵向中心线和一条横向中心线。本文中使用的术语“纵向”是指通常与一垂直平面对齐(或近似平行)的尿布平面中的一条线、轴线或方向，当尿布穿用时垂直平面可将站立的穿着者对分为左右两半。本文中使用的术语“横向”和“侧向”可互换使用，其指位于尿布平面中的一条线、轴线或方向，该尿布平面通常与纵向(将穿着者剖分为前后两半的方向)垂直。

尽管顶片、底片和吸收芯可以多种众所周知的构型进行组合，示例的包容部件构型一般地描述于题为“一次性尿布的可收缩侧边部分”(ContractibleSide Portions for Disposable Diaper)的美国专利3,860,003中，该专利于1975年1月14日授予Kenneth B.Buell；以及题为“动态弹性腰围部件具有预制弹性弯曲铰接部件时的吸收制品”(Absorbent Article With Dynamic Elastic WaistFeature Having APredisposed Resilient Flexural Hinge)的美国专利5,151,092，该专利于1992年9月29日授予Kenneth B.Buell等人；上述每一专利均引入本文以供参考。

顶片可由本发明的网制成，并由此开孔以允许粘稠的体液排出，如稀软且为浆状的BM和月经，流过并存储于下层中。有孔顶片(ATS)的关键属性为开口区域、孔面积和孔的纵横比。在一个优选实施方案中，开口区域超过约15％，孔面积大于约2mm²。在一些情况下，最小和/或最大孔面积均为重要指标，但除非本文另外注明，孔面积是指孔的平均孔面积。理想情况下，孔应为圆形，其尺寸应较为一致，使得平均孔面积的标准偏差非常小。如果孔的纵横比(定义为椭圆的长轴与其短轴之比率)不是过大，则非圆形，例如椭圆形的孔也可实现同样的功能。对于长轴在本发明所公开的范围(例如2-4mm)之内的孔，孔的纵横比优选为小于约6。

依照本发明制成的顶片包括一高度伸长的有孔无纺织网。所谓高度伸长的是指本发明有孔无纺织网在负荷为约10g/cm条件下，其交织方向伸长量为至少约70％、更优选为至少约100％、甚至更优选为约120％。作为对比，如Curro等人在上述美国专利中所提出方法制成的网在负荷为约10g/cm条件下交织方向伸长度为约50％。

参见图1，适于作为一次性吸收制品顶片的高度伸长的有孔无纺织网的制造方法如100处示意图所示。

根据本发明，前体无纺织网102可作为原料提供。前体无纺织网102可作为离散网，如用于批处理的材料片、贴片等提供。不过，对于商品化的处理，前体无纺织网以料辊形式提供，且其可认为具有有限宽度和有限长度。就此而论，长度沿加工方向(MD)测量，即为处理过程中网运动的方向。宽度在交织方向(CD)测量。

无纺材料102可由已知的无纺挤出法，例如已知的熔吹法或已知的纺粘法制成，并直接通过辊隙106，而无需先经粘合和/或储备于供应辊上。

无纺织网102可具有伸长性、弹性或无弹性，只要其可由本文所述方法处理，并且可保持本文所述性质即可。即，可通过本发明方法处理许多种类的网，但并非所有无纺织网可进行这样的处理。如下更为详细所述，可发现前体网的峰值交织方向拉力伸长性质与将这种网制成本发明的网的可加工性之间具有相关性。通常，为获得本发明高伸长有孔网，前体无纺织网材料的峰值交织方向拉力的伸长量为至少约150％、更优选为约175％、最优选为约200％。“峰值交织方向拉力伸长”是指在标准拉力测试中呈现的最大拉力。本发明前体网的拉伸性质采用Instron或MTS等设备用标准拉力测试方法进行测量。通常，所测试的样本宽度为一英寸(2.54cm)，测量长度为两英寸(5.08cm)，拉动速度为两英寸/分钟(5.08厘米/分钟)，松弛预载荷为一克。

只要其呈现出上述峰值交织方向拉力伸长性质，前体无纺织网102可为纺粘网、熔吹网或粘合粗梳网。如果无纺织网为熔吹纤维网，其可包括熔吹微纤维。无纺织网102可由纤维形成的聚合物如例如聚烯烃等制成。示例的聚烯烃包括一种或多种聚丙烯、聚乙烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物及丁烯共聚物。在一个优选实施方案中，前体无纺织网102(在通过本发明方法处理之前)的基重在20克/平方米(gsm)和70gsm之间、更优选在约30gsm和60gsm之间。应用于尿布顶片时当前优选的基重在约40gsm和50gsm之间。

同样地，在另一个实施方案中，前体无纺织网102可为具有例如至少一层纺粘网的多层材料，纺粘网与至少一层熔吹网、粘合粗梳网或其它适用材料相连接。例如，前体无纺织网102可为具有两层纺粘网的多层材料，每一纺粘网的基重为约20gsm至约60gsm。

前体无纺织网102可与聚合物膜连接以形成层压材料。适用的聚合物膜材料包括但不限于聚烯烃，如聚乙烯、聚丙烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物及丁烯共聚物；尼龙(聚酰胺)；茂金属催化剂基聚合物；纤维素酯；聚(异丁烯酸甲酯)；聚苯乙烯；聚(乙烯基氯化物)；聚酯；聚氨酯；相容的聚合物；相容的共聚物；及其混合物、层压物和/或组合物。

前体无纺织网102也可为由两种或多种不同纤维的混合物或者纤维和颗粒的混合物制成的材料。该混合物可通过在承载熔吹纤维或纺粘纤维的气流中加入纤维和/或颗粒而形成，使得在收集纤维之前纤维与其它材料，如木浆、常产纤维和颗粒相互紧密缠绕混合。

纤维组成的无纺织网应通过粘合连接形成适用于处理的，如始于料辊处的连贯网结构。适用的粘结技术包括但不限于化学粘结；热粘结，如通过点压制法；水力缠绕；以及横撑支托法。

前体无纺织网102由供应辊104松开，并按照相关箭头所指的方向运送，同时供应辊104按照相关箭头所指的方向旋转。无纺材料102通过由压辊110和112形成的网弱化辊装置108的辊隙106。

参见图2，无纺织网弱化辊装置108包括压制图案辊110和光滑砧辊112。可通过众所周知的方法对压制图案辊110和光滑砧辊112中的其一或两者加热且可调节两辊之间的压力，以提供所需的温度及(若所需的)压力，从而可在多个熔结点处同时弱化并熔融稳定无纺织网102。

压制图案辊110配置为包含圆形柱面114及多个隆起或图案单元116，其由表面114向外延展。隆起116置于预定模型图案中，每一隆起116配置为使无纺织网102的弱化熔融稳定部位下陷，从而获得无纺织网102的弱化熔融稳定部位的预定图案。如图2所示，压制图案辊110具有隆起116的重复图案，该隆起图案沿整个圆周表面114伸长。可供选择地，隆起116可沿圆周表面114的一部分或多个部分伸长。

适用于压制图案辊110的图案见图3示意平面图所示。由于隆起116与熔融稳定部位图案可一一对应，图3也可认为依照本发明压制无纺织网上典型的熔融稳定部位图案的示例说明。如图所示，隆起可为交错行或列的重复图案。所示图案为交错隆起的规则重复图案，通常以行排列。每一行可由行间距RS分隔，RS在约0.030英寸(0.76mm)和约0.200英寸(5.08mm)之间。在一个优选实施方案中，行间距RS为约0.060英寸(1.52mm)。在一行之内隆起可由隆起间距PS相互间隔，PS通常等于隆起长度LP，在一个实施方案中，LP为0.150英寸(3.81mm)，但间距和模型图案可变，其方式由所需最终产品决定。

隆起具有纵向中心线C，其定向为通常与网材料的加工方向MD平行。同样，每一隆起具有横向中心线T，通常垂直于该纵向中心线。每一隆起116的纵向尺寸LP对应于沿平行于纵向中心线C的方向测得的尺寸，并远长于横向尺寸WP(同样对应于沿平行于横向中心线T的方向测得的尺寸)，因此使得隆起以及对应的熔融稳定部位具有较高的纵横比(即LP/WP)。纵横比优选为大于10、更优选为15。隆起高度，即隆起自圆形圆柱表面114伸长的距离，应根据经熔融稳定的无纺织网的厚度选择。通常，其高度尺寸应大于网在压制过程中的最大厚度，以获得足够的熔融稳定性。

通常，由图中所示可知，通过增大隆起的纵横比可使熔融稳定部位相应的纵横比有助于本发明成品高度伸长的网的交织方向总体伸长性。纵横比增大有助于其几何尺寸扩张。但是据发现，对于具有适当开口区域和孔面积，并可在一次性尿布中作为顶片的网，其优点仅为可在交织方向额外伸长约10％至20％。尽管仅熔融稳定部位的纵横比参数足以产生高度伸长的有孔网，据信这种网可形成的有孔网对于所涉及的应用而言(包括用于一次性吸收制品)，其孔具有不可接受的高纵横比(所得孔的长轴尺寸/短轴尺寸)。

隆起116优选截短为圆锥形，由表面114径向向外伸长，其包含略呈椭圆形的远侧末端表面117。尽管并非有意将本发明的范围仅限于该构型的隆起。辊110制成为，其所有末端表面117位于与辊110转轴同轴的直立虚圆柱面上。

尽管隆起116可设置为规则的行列图案，如图3所示，但并非有意在此处将本发明范围限于所示的隆起图案。隆起可设置为压制图案辊110周围的任一预定图案。据信尤其是“鱼骨形”或“人字形”图案可用于本发明。典型地，熔融稳定区域的纵向轴偏离无纺织网加工方向45度或更少。这些网在交织方向递增拉伸以使孔张大。如果熔融稳定区域的纵向轴偏离加工方向角度大于45度，则需进行加工方向的递增拉伸。砧辊112优选为平滑表面的钢质直立圆柱。

图4为无纺织网102通过弱化辊装置108之后，但在通过第一递增拉伸系统132的辊隙130之前的照片。如照片所示，无纺织网102包括多个弱化的熔融稳定部位202。弱化的熔融稳定部位202对应于自压制图案辊110表面114伸长的隆起116的图案。如图4中所示，无纺织网102也可包括连贯网形成的点压制粘结200，其可用于保持无纺织网102的结构完整性。

在可使多个弱化熔融稳定部位断裂的张力作用下，无纺织网102可从弱化辊装置108沿交织方向伸长，从而在无纺织网中产生与多个弱化熔融稳定部位相对应的多个孔。可采用不同的拉伸方式，如幕法。但在一个优选实施方案中，可使无纺织网通过由第一递增拉伸系统132形成的辊隙130产生均匀拉力，该递增拉伸系统采用相对的施力装置，其具有至少一定长度上互补的三维表面。

现参见图5，所示为包括递增拉伸辊134和136的递增拉伸系统132的透视图。递增拉伸辊134包括多个齿160和相应的槽161，其可沿辊134的整个圆周伸长。递增拉伸辊136包括多个齿162和多个相应的槽163。辊134上的齿160与辊136上的槽163互相啮合或接合，而辊136上的齿162与辊134上的槽161互相啮合或接合。每一辊上的齿通常为三角形，如附图6所示。如果成品网需要特定效果，则齿的顶端可稍呈圆形。

参见图6，其中所示为分别为辊134与136上的齿160与162的啮合部分。本文中使用的术语“节距”指相邻齿顶端的间距。节距可在约0.02和约0.30英寸(0.51和7.62mm)之间，优选在约0.05和约0.15英寸(1.27和3.81mm)之间。齿高(或齿深)由齿的根部至齿的顶端测量，优选为所有齿相同。齿高可在约0.10英寸(2.54mm)和0.90英寸(22.9mm)之间，优选在约0.25英寸(6.35mm)和0.50英寸(12.7mm)之间。

一辊上的齿160可偏离另一辊的齿162半节距，以使一辊的齿(如齿160)与配对辊的齿间槽(如槽163)啮合。当辊互相“接合”或相对另一辊位于啮合操作位置时，该偏离可允许两辊啮合。在一个优选实施方案中，各辊的齿仅部分啮合。齿嵌入相对辊的啮合程度在本文中称为齿的“啮合深度”或“DOE”。如图6所示，DOE值为平面P1与平面P2之间的距离，平面P1处各辊的齿顶端处于同一平面(接合程度为0％)，平面P2处一辊的齿顶端向内延展，超过平面P1且朝向相对的辊。对于特定层压织网，最佳的或有效的DOE值取决于齿高与齿节距，以及织网的材料。

在其它实施方案中，配对辊的齿无需与相对辊的槽相对齐。即齿与槽在一定程度上可不同相，可为微小偏移，也可为较大偏移。

由于具有弱化熔融稳定部位202的无纺织网102通过递增延展系统132时，无纺织网102可受交织方向或交织方向的张力，使得无纺织网102沿交织方向伸长。可通过改变节距(即DOE值)或齿的大小来调整施加于无纺织网102的张力，使得递增拉伸足以导致弱化熔融稳定部位202断裂并形成多个孔204，该孔与无纺织网102的弱化熔融稳定部位202对应。不过，在拉伸过程中前体无纺织网102的粘结200不会断裂，则即使弱化熔融稳定部位断裂，无纺织网仍可保持为连贯状态。

在通过第一递增拉伸系统132之后，无纺织网的宽度大于前体网的宽度，熔融稳定区域断裂处形成开孔，且交织方向伸长性增加。交织方向的实际宽度取决于当其退出递增拉伸系统132时对网所施加张力的大小。如所期望，可通过在加工方向施加足够张力而使网断面收缩或甚至颈缩。所述伸长性质适用于在加工方向施加很小的张力或无张力的递增拉伸网。在此阶段，对于具有适当基重和组分的无纺材料，如典型地用作一次性尿布的顶片，且具有孔面积大于2mm²，开口区域超过至少15％的情况下，在10g/cm负荷下伸长量仅为约40至50％。在伸长约40至50％后，本处理阶段的无纺织网对于更大的张力负荷具有较大阻力，而且在一些情况下，无纺织网开始撕裂、破裂或此外丧失结构完整性。

现参见图7，所示为无纺织网102受到由递增拉伸系统132所施加的张力之后的照片。如照片中所示，无纺织网102现包括多个孔204，孔对应图4所示无纺织网的弱化熔融稳定部位202。孔204的圆周边缘一部分包括熔融稳定部位202的剩余物205。据信，剩余物205有助于阻止无纺织网进一步撕裂，尤其在无纺织网用作一次性吸收制品的顶片时。

适用于递增拉伸或张力的递增拉伸机构的其它示例性结构如1996年5月21日授予Chappell等人的美国专利5,518,801中所述。在此引入以供参考。

更新的尿布设计要求更高的组件伸长性，以便于更贴身和更舒适，这就要求用作顶片的材料在约10g/cm负荷作用下伸长至少70％。重要的是区分单纯的伸长和在一定负荷作用下的伸长，尤其在具有较低负荷如约10g/cm情况下。对于一次性吸收制品，包括尿布，重要的是在身体运动时在低张力作用下其可伸长，从而便于应用。较小力作用下伸长有助于舒适感、合身性和柔软性。例如，当穿用于婴儿臀部区域时，重要的是尿布组件在婴儿坐下、弯腰或扭身时基本可自由伸长。这样，尿布不会蹭破或擦破，或勒紧婴儿的皮肤，造成不适或刺激皮肤。对成人衣物包括经期用品、失禁衣物等也有同样考虑。

因此，为制造高度伸长的顶片，在通过第一递增拉伸系统132后，无纺织网通过一个附加第二递增拉伸系统132′。在第二递增拉伸过程中，网宽度充分增加。通过在加工方向施加张力，网宽度减小为与在第二拉伸之前相同的水平。在该过程中，则正是该第二递增拉伸步骤，并随后在加工方向施加张力作用，使得制成的有孔无纺材料具有本权利要求发明所必须的伸长性质。第二递增拉伸系统132′的处理参数、设备设置与相关方法可为并优选为基本与第一递增拉伸系统132相同，因此，对应于第一递增拉伸系统132每一“主要参数”在此不再重复描述。在一个优选实施方案中，本发明无纺织网在第二递增拉伸系统132′中以同样方式，且与上述相关递增拉伸系统132相同的方法进行处理。但是，对于某些其它实施方案，第二递增拉伸系统132′在其它方面可具有明显差异，例如配对辊的节距与啮合深度。

第二递增拉伸系统132′的用途在于使无纺织网具有进一步伸长潜力，以对前述递增拉伸网进行附加递增拉伸的方式进行。“伸长潜力”指在依照本发明方法进行递增拉伸和颈缩之后，无纺织网可为并优选为在第二拉伸步骤之前沿交织方向具有基本相同的宽度，尽管其能够伸长基本超过其交织方向原宽度。据信这部分是因为在递增拉伸过程中所引入的手风琴状，或扇状的皱褶。据信该附加递增拉伸仅在当如上所述，前体网具有一定的最小伸长的情况下才可进行。否则，第二递增拉伸步骤仅使无纺织网破碎。通过在退出递增拉伸装置时控制网的张力，成品无纺织网的宽度可保持为预定尺寸，并在小拉伸力作用下所具有的相应伸长潜力超过100％。

如上所述，通过本发明方法附加递增拉伸无纺织网可能使无纺材料伸长超过其组分纤维和粘结所能够承受并保持其结构完整性的限度。因此，本发明前体无纺织网必须具有足够的结构性，以承受这样的附加递增拉伸。该前体无纺织网在本发明中得到改进，其实施方案如本文以及以下表1实施例部分所述。

优选地通过本发明所述装置进行递增拉伸，因为其能够在其整个宽度方向均匀拉伸。但是，第二拉伸步骤可通过其它拉伸方法，如“幕法”进行，其后包含“加固”步骤将幕法处理后的网受加工方向张力作用，从而使网颈缩至幕法处理前的宽度。

此外，若需要，本文所述递增拉伸步骤可在高温下进行。例如，递增拉伸辊中的其一或两者可加热。在拉伸步骤中利用热量可软化无纺织网，并帮助纤维伸长而不至断裂。

无纺织网102优选为在收卷辊180上卷料并储存。可供选择地，无纺织网102可直接进料至生产线，用于制成一次性吸收制品上的顶片。

第一和第二递增拉伸均可脱机或联机进行。而且，递增拉伸可在网的整个区域或仅在网的某一部分进行。例如，第二递增拉伸可仅在与需要高度伸长的尿布后部相应的区域进行。

若包含某些高度伸长的前体无纺织网，则可能获得高度伸长的有孔无纺织网，而仅需一个递增拉伸步骤，不必需要两个步骤，第一步骤之后仅需有限延展和加工方向拉伸。在这种方法中，具有上述熔融弱化区域的网可递增拉伸达到较高啮合深度(DOE)，此后施加加工方向张力以获得所需开口区域、孔面积、纵横比及交织方向伸长性。

在另一个实施方案中，可伸长有孔无纺织网可通过以下步骤制成：首先用其它已知的方法使无纺织网成孔，如开口拉伸法，用压制图案辊穿孔，水力缠绕或水力开孔，或热针法等，并使有孔无纺材料经如上所述至少一个递增拉伸步骤，然后在加工方向施加张力以减小如上所述的网宽度(即对网加固)。以这种方式，可赋予有孔无纺织网所需的伸长性，以使其成为高度伸长的无纺织网，在约10g/cm负荷作用下该网可伸长至少70％。在制成本发明高度伸长的无纺织网的一可供选择的方法中，无纺织网弱化部件可包括一个超声换能器和一个砧柱面，而不包含热点粘结隆起。当无纺材料在超声换能器和砧柱面之间传输时，在无纺织网弱化及熔融稳定预制图案的部位，该材料受超声波振动能量作用。适用的换能器如前述美国专利5,628,097所述。如以上所公开，本方法中，在通过第一递增拉伸系统后，无纺织网通过附加第二递增拉伸系统，使得有孔无纺材料具有本权利要求发明所需的伸长特性。

实施例

表1列出通过本发明方法处理的几种无纺织网的机械特性。如图所示，某些前体无纺材料不适用于该方法。在这些实施例中公开的样本可处理为高度伸长的有孔无纺材料，如所示为示例性的可能采用的结构，并非有意限于任一特定材料或结构。

表1所示的所有样本如以下方法进行处理。对于样本1、2、3、5和6，在连续处理过程中利用网弱化辊装置108对料辊前体无纺材料进行热粘结，实现网的弱化。对于样本4，由超声波处理前体无纺材料手片实现网的弱化。对于热粘结的样本，通过网弱化辊装置108的线速度为约250英尺/分钟(约75米/分钟)，但该线速度对本方法操作并不是关键因素。压制图案的压力，即辊隙压力，对所有样本均为约700磅/平方英寸(4823kPa)，但压力可根据需要而变化，只要可产生足够的熔融稳定性。线速度与辊隙压力应认为是可变的，根据将处理的材料而定，本领域的技术人员可进行适当的变化，不需进行过度的试验。压制图案辊110可配置为使图案元件116的行间距RS(或节距)为0.060英寸(1.52mm)，隆起宽度WP为0.010英寸(0.25mm)，以及隆起长度LP为0.100英寸(2.54mm)(样本1和2)或0.150英寸(3.81mm)(样本3-6)。

为形成下表1所示的伸长有孔无纺织网(超声粘结样本4除外)，在通过印制图案辊之后，热结层压材料由如上所述第一和第二递增拉伸方法进行处理，参见图1。对这些样本，递增拉伸辊节距为0.060″(1.52mm)，且线速度为250fpm(约75米/分钟)。如图所示，啮合深度(“DOE”)可变，以获得必须的伸长性，而不会破坏该网。样本4利用如图所示具有相似节距DOE的递增拉伸辊的配合平板变体进行处理。

见表“50/50 PE/PP双组分SBLurgi方法”中所述，样本1a和1b为纺粘网，其包括50％聚乙烯鞘/50％聚丙烯核双组分纤维(纤维为约3-5旦)。无纺材料可从位于美国南卡罗来州Simpsonville的BBA公司获取，并可通过本领域所知的标准Lurgi方法制成。通过标准拉伸测试方法(如Instron，MTS等)测得的峰值伸长量典型地小于150％，测量条件如下：样本宽度1英寸(2.5cm)，测量长度1英寸(2.5cm)，拉动速度为10英寸/分钟(25cm/分钟)，以及松弛预负荷为1克。

见表“50/50 PE/PP双组分SB槽口牵拉方法”中所述，样本2a和2b为纺粘网，其包括50％聚乙烯鞘/50％聚丙烯核双组分纤维(纤维为约4-6旦)。这些前体无纺材料可从位于美国南卡罗来州Simpsonville的BBA公司获取，并可通过BBA槽口牵拉方法制成，以具有较高的沿交织方向的峰值拉伸伸长量。通过标准拉伸测试方法(如Instron，MTS等)测得的峰值伸长量典型地大于250％，测量条件如下：样本宽度1英寸(2.5cm)，测量长度1英寸(2.5cm)，拉动速度为10英寸/分钟(25cm/分钟)，以及松弛预负荷为1克。这些前体网据信根据以下一个或多个美国专利制成：5292239、5470639和/或5397413。样本3a和3b也可由同样的槽口牵拉方法制成。但是，据信由于由BBA制造时所设定槽口牵拉参数的变化，本前体无纺材料的峰值交织方向伸长量更低。

样本4a和4b由两层前体无纺材料制成：顶层为80/20％PE/PP双组分纺粘网，而底层为50/50％PE/PP双组分纺粘网。这两种前体无纺材料利用上述槽口牵拉方法制成，其交织方向的峰值伸长量分别为150％和325％。

样本5a和5b由纺粘无纺材料制成，该材料由聚丙烯共聚物制成。该无纺材料从BBA获得，其商品名为Softspan 200，峰值交织方向伸长量为190％。

用于制造样本6a和6b的50/50％PE/PP双组分SB Lurgi方法纺粘网，与用于制造样本1a和1b的前体网其化学性质相似，但经BBA处理以使其获得较高的交织方向伸长量。较高交织方向伸长量使得该网可处理为可伸长有孔顶片，所添加的不同之处为可使粘结图案长度更长(粘结长度＝3.81mm)。不受理论的约束，由于所得孔面积因素，据信该粘结长度接近用作吸收性衣物中顶片的有效的本发明网的限度。

开口区域、孔面积和孔纵横比是作为吸收性衣物中顶片使用的网的有效性的指标。尤其需要孔面积和开口区域足以允许粘稠的身体排泄物通过。但是，为实现有效顶片的功能，其也应有效地作为穿着者皮肤与衣物吸收芯之间的阻碍。这样，在作为一次性吸收制品中的顶片使用时，用作顶片的本发明网在足够的开口区域、孔面积和孔纵横比之间应达成可接受的平衡。

开口区域、孔面积和孔纵横比使用装有数字照相机和图像分析系统的光学显微镜测量。显微镜为Zeiss SV8立体显微镜(Zeiss公司，New York，NY)，具有0.5倍聚光透镜。由于孔相当大，放大倍率应较低。典型地，放大倍率应足够低，以在视图区域内获得至少15个孔。例如，在具有较小孔的情况下，在视图区域内最多甚至可为50个孔。样本从侧面与底面照亮。

图像用Sony DKC-ST5数字照相机(日本Sony公司)采集，可利用Image-Pro Plus软件(Media Cybernetics公司，版本4.1.0.2)进行图像分析。孔面积的阈值设定为0.4mm2。当测量孔面积和孔纵横比时，即孔仅部分位于所关心的区域之内，应排除所有不完整的孔。另一方面，开口区域测量应该包括这些不完整的孔。Image-Pro Plus软件得出平均孔面积和孔的纵横比。有时，图像分析软件可在无纺材料基重较低和/或如果光照小于理想情况的区域中拾取小孔。当他们显著低于平均孔面积时，这些孔需排除在所有测量之外。

本发明有孔网的张力特性可利用Instron或MTS设备使用标准张力测试方法进行测量。对于表1中所示结果，样本宽度为1英寸(2.54cm)，测量长度2英寸(5.08cm)，拉动速度为2英寸/分钟(5.08厘米/分钟)，以及松弛预负荷为0克。有必要将有孔网的松弛预负荷设置为0克，因为伸长的大部分发生在这些伸长网在接近于0克的较小张力作用下。由于本发明递增伸长网具有凹槽形或略呈波状，重要的是当其仍位于辊上，或处于其成品加固宽度状态时，在无纺织网上标记两英寸的测量长度。一旦离开辊时，甚至在施加张力之前，一些样本可在某种程度沿交织方向拉伸。

如表1所示，高度伸长的有孔无纺织网可通过本文方法制成。前体网交织方向的峰值伸长量是一个重要的处理限度，而熔融稳定区域的粘结长度同样为一重要参数。

尽管本发明所述的具体实施方案已经图示说明，在不背离本发明精神和范围的条件下，本领域专业人员显然可以对其进行各种组合或改变。因此在附录权利要求书旨在包含本发明范围内的该些组合和改变。

Claims (6)

1.可高度伸长的有孔无纺织网的制造方法，所述方法包括以下步骤：

a)提供无纺织网，所述无纺织网具有在加工方向测得的长度和在交织方向测得的第一宽度；

b)在多个部位弱化所述无纺织网以形成多个弱化熔融稳定部位；

c)通过使无纺织网通过由第一递增拉伸形成的辊隙而对所述无纺织网施加第一张力，以使所述无纺织网在所述多个弱化熔融稳定部位断裂，从而在所述无纺织网中形成多个孔，所述多个孔对应所述多个弱化熔融稳定部位，所述第一张力使得所述无纺织网具有第二宽度；

d)递增拉伸所述无纺织网，以使所述无纺织网的部分沿与所述交织方向基本平行的方向局部伸长至大于所述第二宽度的第三宽度；

e)对所述无纺织网沿所述加工方向施加张力，以使所述无纺织网的宽度小于所述第三宽度，并且所述无纺织网沿交织方向呈现出伸长。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述无纺织网的峰值交织方向伸长量为至少150％，并选自粘合粗梳纤维网、纺粘纤维网、熔吹纤维网，以及包括至少所述网之一的多层材料。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述熔吹网包括熔吹微纤维。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述无纺织网包括弹性无纺织网。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述无纺织网包括无弹性无纺织网。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述无纺织网在负荷为10g/cm的条件下沿所述交织方向能够呈现至少70％的伸长。

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