CN1650060A - 具有表面特征的非织造布材料 - Google Patents

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Abstract

提供一种三维非织造纤网，具有小于0.04g/cm3的区域松密度、限定x，y－平面的顶侧基础表面和至少一个伸出到x，y－平面以外的宏观表面特征，其中宏观表面特征的特征在于具有一个顶点的特征，该顶点伸出到顶侧基础表面的x，y－平面上方至少约1mm。该宏观特征在1.2kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y－平面上方至少1mm的高度，并导致非织造纤网与放在宏观表面特征上的物品之间的接触，使得非织造纤网与放在宏观表面特征上的物品的接触面积百分率，在1.2kPa载荷(Pf)作用下，小于支撑物品的非织造纤网整块面积的50％。

Description

具有表面特征的非织造布材料
相关申请交叉参考
本申请与以快递邮件程序EL471213680US和本文同时提交的共同转让的美国专利申请序列号10/136,702，题为“在具有表面特征的表面上制造非织造布材料的方法及具有表面特征的非织造布材料”有关，在此将其收入本文作为参考。
技术领域
本发明涉及具有表面特征的非织造布材料。
背景技术
非织造布具有宽广应用领域，包括吸收性个人护理产品、服装、医用产品和清洁产品。非织造布个人护理产品包括婴儿护理制品如尿布，儿童护理制品如训练裤，女性护理用品如卫生巾，以及成人护理用品如失禁用品。非织造布服装包括防护工作服和医用服装如手术罩衫。其它非织造医用产品包括非织造创伤敷料和手术敷料。包含非织造布的清洁用品包括毛巾和抹布。非织造布的其他用途是众所周知的。上面列举的清单不应视为穷尽的。
非织造布的各种不同性质决定了非织造布对不同领域的适用性。非织造布可设计成具有不同的性能组合以适合不同的需要。非织造布的可变性质包括液体-操纵性质如润湿性、分配和吸水性，强度性质如抗张强度和撕裂强度，柔软性、耐久性如耐磨，以及美学性质。非织造布的物理形状也影响非织造布的功能和美学性质。非织造布首先被制成片材，当铺在平坦的表面上时它可具有基本上平面的、无特征表面或者可具有由表面特征如孔或凸起或二者组成的阵列。具有孔或凸起的非织造布常常被称作三维或一定形状的非织造布。本发明还涉及三维或一定形状的非织造布。
非织造布的制造是一门高度发展的技术。一般而言，非织造纤网及其制造涉及成形为长丝或纤维，并将长丝或纤维以造成长丝或纤维重叠或缠结的方式沉积在载体上。视所要求的纤网整体性的高低而定，随后纤网长丝或纤维可借助例如，粘合剂、加热或加压或二者，超声波粘合技术或者通过针刺或水刺缠结等处理达到粘合。在这方面，一般而言有几种生产长丝或纤维的方法；然而，两种普遍采用的方法是所谓纺粘和熔喷法，而获得的非织造布分别叫做纺粘和熔喷布。
一般而言，纺粘非织造布的制造方法包括，通过纺丝板挤出热塑性材料，以高速空气流骤冷并牵伸所挤出的材料成丝，从而在成形表面形成无规纤网。此种方法被称之为熔纺。纺粘方法在大量专利中做了一般性详述，例如包括，美国专利3,802,817，授予Matsuki等人；美国专利4,692,618，授予Dorschner等人；美国专利4,340,563，授予Appel等人；美国专利3,338,992和3,341,394，授予Kinney；美国专利3,502,538，授予Levy；美国专利3,502,763和3,909,009，授予Hartmann；美国专利3,542,615，授予Dobo等人；和加拿大专利803,714，授予Harmon。
另一方面，熔喷非织造布是这样制造的：通过一个或多个模头挤出热塑性材料，越过挤出口型喷吹高速空气流，一般为加热的空气，从而产生空气输送的熔喷纤维幕，并将纤维幕沉积到成形表面上形成无规非织造纤网。熔喷方法在大量出版物中做了一般描述，例如，Wendt的题为“超细热塑性纤维”的文章，《工业与工程化学》(Induslrialand Engineering Chemistry)卷48，第8期(1956)，pp.1342-1346，文中描述了海军研究实验室(华盛顿特区)所做的工作；海军研究实验室报告111437，1954年4月15日；美国专利4,041,203、3,715,251、3,704,198、3,676,242和3,595,245；以及英国专利说明1,217,892。
纺粘和熔喷非织造布通常可根据构成布料的长丝或纤维的直径和分子取向加以区分。纺粘和熔喷长丝或纤维的直径是平均断面尺寸。纺粘长丝或纤维的典型平均直径大于6μm，且常常具有12～40μm之间的平均直径。熔喷纤维的平均直径一般小于6μm。然而，鉴于直径至少是6微米的较大熔喷纤维也能生产，故可用分子取向来区分直径相近的纺粘与熔喷长丝和纤维。就给定纤维或长丝尺寸和聚合物的情况而言，纺粘纤维或长丝的分子取向一般地大于熔喷纤维的分子取向。聚合物纤维或长丝的相对分子取向可通过测定具有相同直径的纤维或长丝的抗张强度和双折射来确定。
纤维和长丝的抗张强度是将纤维或长丝拉伸直至纤维或长丝断裂所需应力的度量方法。双折射数值按照INDA非织造物研究杂志(Journal of Nonwovens Reserarch)，1991春季刊(卷3，第2期，p.27)中描述的方法计算。聚合物纤维和长丝的抗张强度和双折射数值随着特定聚合物和其他因素而变化；然而，在纤维或长丝尺寸和聚合物一定的情况下，纺粘纤维或长丝的抗张强度通常大于熔喷纤维的抗张强度，并且纺粘纤维或长丝的双折射数值通常大于熔喷纤维的双折射数值。
大量专利描述制造一定形状的或三维的非织造布的方法：例如，美国专利5,575,874和5,643,653，授予Griesbach等人；美国专利4,741,941，授予Engelbert等人；和美国专利6,331,268、6,331,345和6,455,319，授予Kauschke等人。尽管此前在技术上取得了进展，但目前仍需要具有表面特征的改良非织造布和成形此种非织造布的方法。
为避免混淆，重要的是澄清本申请全文描述压力和载荷时所采用的术语。确定这些数值所采用的做法详述于方法一节。为描述表面特征的回弹性，施加在表面特征上的平均压力记做Pf。就纤网的材料特征和用于体积压缩的技术而言，给出不同的压力。这就是作用在纤网上的压力或Pw。Pw是仿佛作用在具有100％与载荷或力接触的平坦材料上的压力。
发明概述
针对现有技术所遇到的困难和问题，已发现一种新非织造布材料。按照本发明，描述一种具有一或多个宏观表面特征的非织造布。
本发明提供一种区域的、松密度小于0.04g/cm3的三维非织造纤网，其中非织造纤网包括规定x，y-平面的顶侧基础表面和至少一个伸出到x，y-平面以外的宏观表面特征，其中宏观表面特征的特征在于具有一个顶点的特征，该顶点伸出到顶侧基础表面的x，y-平面上方至少约1mm并在1.2kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y平面上方至少1mm的高度，且其中该宏观特征大大减少放在宏观特征上的物体的接触，以致非织造布与放在宏观表面特征上的物品之间的接触面积在1.2kPa物品对非织造纤网接触区域的载荷(Pf)下小于支撑物品的非织造纤网整块面积的50％。
在一实施方案中，宏观特征的特征在于一种具有伸出到x，y-平面上方至少1.5mm的顶点的特征。在另一实施方案中，宏观特征的特征在于具有伸出到x，y-平面上方至少3mm的顶点的特征。在另一种实施方案中，宏观特征的特征在于具有伸出到x，y-平面上方至少5mm的顶点的特征。在另一种实施方案中，宏观特征的特征在于具有伸出到x，y-平面上方至少约6mm的顶点的特征。
非织造纤网与放在宏观表面特征上的物品之间的接触面积，在1.2kPa物品对非织造纤网接触区域的载荷(Pf)下可小于支撑物品的非织造纤网整块面积的40％、30％，甚至小于25％。非织造纤网可包括大量宏现特征，且宏观特征的频率每100、50、10，甚至1cm2非织造纤网，在x，y-平面内，至少是1个宏观表面特征。非织造纤网的区域松密度可小于0.03，甚至小于002g/cm3。
在一种实施方案中，宏现特征在1.2kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少1.5mm的高度。在其他实施方案中，宏观特征在1.2kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少3mm、甚至6mm的高度。在另一种实施方案中，宏观特征在1.8kPa载荷载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少1mm的高度。在其他实施方案中，宏观特征在1.8kPa(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少1.5、3，甚至6mm的高度。在另一种特定实施方案中，宏观特征在10kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少1mm的高度。在其他实施方案中，宏观特征在10kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少1.5、3，甚至6mm的高度。
本发明非织造纤网可包括一种宏观特征，它在0.3450kPa在纤网上的载荷(Pw)下，在非织造纤网顶面与放在宏观表面特征上的物品之间提供至少0.08cm3空气空间，0.09cm3空气空间，甚至大于0.10cm3空气空间每平方厘米。在几种实施方案中，非织造纤网具有沿x和y方向均一的组成。在几种实施方案中，非织造纤网是一种层合材料。非织造纤网可由双组分纤维制成。
附图简述
图1A是本发明非织造纤网的透视图。
图1B是图1A所示非织造纤网的断面视图。
图1C是图1A所示非织造纤网的顶面俯视图。
图2A是被支撑在图1A、1B和1C所示非织造纤网上的基本为平面物品的透视图。
图2B是被支撑在图1A、1B和1C所示非织造纤网上的基本为平面物品的断面视图。
图2C是被支撑在图1A、1B和1C所示非织造纤网上的基本为平面物品的顶面俯视图。
图3A是压花板的透视图。
图3B是对置压花板的透视图。
图3C是成形本发明非织造纤网时图3A和3B压花板的断面视图。
图4A是另一种压花板的透视图。
图4B是另一种对置压花板的透视图。
图5A是本发明另一种非织造纤网的透视图。
图5B是图5A所示非织造纤网的断面视图。
图5C是图5A所示非织造纤网的顶面俯视图。
图6是包括本发明非织造布的吸收制品的局部剖视图。
图7是图6的吸收制品的局部断面视图。
图8是本发明另一种非织造纤网的透视图。
定义
当在这里使用时，下列术语具有规定的含义，除非上下文要求不同的含义或者表达不同的含义；还有，单数一般地包括多数，并且多数一般地包括单数，除非另行指出。
程度的词，例如，“约”，“基本上”等在这里被用来指，当已知在所述环境下固有的制造和材料允许偏差时，“是或近似是”，旨在用来防止不讲道德的侵权者不正当地利用本发明公开中为帮助理解本发明而给出的确切和绝对的数字。
本文所使用的术语“吸收制品”或“个人护理吸收制品”指的是尿布、训练裤、泳装、吸收性内裤、成人失禁用品、清洁抹布、抹布、女性卫生用品、伤口敷料、护理垫、缓释垫、绷带、停尸室用品、兽医用品、卫生用品等。
这里所使用的术语“气流铺网纤网”是指通过“气流铺网”制造的非织造纤网。气流铺网是一种公知的能成形纤维非织造层的方法。在气流铺网方法中，典型长度介于约3～约52bmm的小纤维的束被吹入的空气分开并夹带，然后沉积到成形网上，通常在抽真空的辅助下。随后，无规缠结的纤维，利用，例如，热空气或粘合剂喷涂，彼此粘合。气流铺网例如公开在美国专利4,640,810中，授予Laursen等人。
本文所使用的术语“顶点”是指特征的最高或最远部分，且旨在涵盖点、平面和非锐利端的其他表面。
这里所使用的术语“粘合梳理纤网”是指自短纤维这样制造的纤网：将短纤维送过精梳或梳理装置，从而将它们分开或断裂开并沿着纵向排齐从而形成大致沿纵向取向的纤维的非织造纤网。该材料可通过包括点粘合、穿透空气粘合、超声波粘合、粘合剂粘合等方法粘合在一起。
这里所使用的术语“包含”以及其他派生词汇指的是一种开放式术语，它规定任何所述特征、要素、整数、步骤或组分的存在，但不排除一个或多个其他特征要素、整数、步骤、组分或其组合的存在或附加。
这里使用的术语“布”是指所有机织、针织和非织造的纤维的纤网。
这里使用的术语“亲水”描述纤维、材料或纤维材料的表面，它能被接触该纤维或其他材料的含水液体润湿。而材料的润湿程度可用所涉及的液体和材料的接触角和表面张力来描述。适合测定特定纤维材料的润湿性的设备和技术可由Cahn SFA-222表面力分析系统或者实质上等价的系统提供。当用此种系统测定时，接触角小于90°的纤维被称为“可湿”的或亲水的，而接触角等于或大于90°的纤维则为“不可湿”的或疏水的。
这里所使用的术语“宏观表面特征”描述一种三维特征，从表面伸出并大到足以仅用肉眼就能感觉或检查到，可心的是，此种特征具有至少一个尺寸大于3/32英寸(～1mm)，更可心的是，此种特征具有至少一个尺寸大于1/16英寸(～1.5mm)，进一步可心的是，此种特征具有至少一个尺寸大于1/8英寸(～3mm)，最可心的是，此种特征具有至少一个尺寸大于1/4英寸(～6mm)。
这里所使用的术语“熔喷纤维”是指这样成形的纤维：将熔融热塑性材料通过许多细小，通常为圆形的模头毛细孔挤出成为熔融线或丝，进入到汇聚的高速，通常为热的气(例如，空气)流中，该气流将熔热塑性材料的丝拉细从而缩小其直径，可直至微纤维的直径。随后，熔喷纤维由高速气流携带并沉积在成形表面上形成由无规分布的熔喷纤维组成的纤网。此种方法公开在，例如，美国专利3,849,241中，授予Butin等人。熔喷纤维是微纤维，可以是连续或不连续的，通常其平均直径小于10μm，且当沉积到成形表面上时通常发粘。
本文所述使用的“多层层合材料”是指包括由二或更多层材料经层合而成为最终结构的层合材料。例如，一个或多个层可以是纺粘层和/或某些层可以是熔喷层。多层层合材料的一个具体例子是纺粘/熔喷/纺粘(SMS)层合材料。其他多层层合材料公开在美国专利4,041,203，授予Brock等人，美国专利5,169,706，授予Collier等人，美国专利5,145,727，授予Potts等人，美国专利5,178,931，授予Perkins等人，以及美国专利5,188,885，授予Timmons等人。多层层合材料可通过向移动成形带上顺序地沉积下列层来制造：首先是纺粘布层、随后是熔喷布层，最后是另一纺粘布层，然后按照下面描述的方式粘合该层合材料。替代地，可单独制造诸布层，收集成卷，并在单独的粘合步骤中将它们合并在一起。此种布的基重通常介于约0.1～12盎司/平方码(osy)[3～400g/m2](gsm)，或更尤其约0.75osy～约3osy(25～102gsm)。多层层合材料也可具有各种不同数目的、许多不同构型的多个熔喷层或纺粘层，且可包括其他材料如薄膜(F)或共成形材料，例如，SMMS、SM、SFS等等。
这里所使用的术语“非织造”和“非织造布或纤网”是指具有由单根纤维、长丝或线组成的结构，但它们是交叉铺置，而不是如针织织物那样以可辨认方式排列。非织造布或纤网采用多种方法成形，例如，熔喷法、纺粘法和粘合梳理纤网法。非织造布的基重通常以每平方码材料的盎司数(osy)或每平方米克数(gsm)表示；有用的纤维直径通常以微米表示。(注，要从osy值换算为gsm值，就用33.91乘osy值)。
这里所使用的术语“实心”并不完全排除空隙或孔穴在凸起内部的存在。相反，正如本领域技术人员明了的，凸起的成形，由于工艺中各种不同可变因素，可能在凸起中适当留下空洞或孔穴。因而术语“实心”当在这里使用时，指的是与基础材料相比，给定凸起的内部不是基本上不含纤维或长丝或者其他固体的。
这里使用的术语“纺粘纤网”是指包含这样的细小直径纤维的纤网，所述纤维成形方法包括：将熔融热塑性材料以丝形式从许多细小、通常为圆形的毛细孔挤出，随后挤出丝的直径采用例如下列文献中的方法迅速缩小：美国专利4,340,563，授予Appel等人，和美国专利3,692,618，授予Dorschner等人，美国专利3,802,817，授予Matsuki等人，美国专利3,338,992和3,341,394，授予Kinney，美国专利3,502,763，授予Hartman，以及美国专利3,542,615，授予Dobo等人。纺粘纤维当沉积到成形表面上时通常不发粘。纺粘纤维一般是连续的，平均直径(从至少10个样品测得)大于7μm，更常见介于约10～20μm。
这些术语在本说明的下文中还可能做补充规定。
详细描述
如同上面所讨论的，本发明提供具有一个或多个宏观表面特征的三维非织造布。可心的是，表面特征具有宏观大小并为在大部分非织造布表面与接触该非织造布的身体部分之间提供间隙。此种非织造布在个人护理制品中作为体侧衬里特别有用，例如作为尿布、裤子衬里等。除了宏观特征之外，本发明非织造布可进一步包括小孔和非宏观凸起。本发明非织造布也可用于制造服装、医用产品、清洁用品、包装材料、建筑材料如隔音和隔热材料等。
本发明非织造纤网的例子表示在图1A、1B和1C；图5A、5B和5C；以及图8中。下面将结合图1A、1B和1C中所示范例非织造纤网来描述本发明。该非织造纤网是三维非织造纤网100，包括规定x，y-平面的顶侧基础表面104，和伸出到x，y-平面以外的至少一个宏观表面特征120，其中宏观表面特征120的特征在于具有伸出到顶侧基础表面104的x，y-平面上方至少约1mm的顶点106的特征。图1A、1B和1C所示并在实例1中更详细地描述的非织造纤网包括宏观特征，它具有伸出到顶侧基础表面104的x，y-平面上方至少约2mm的顶点106。图5A、5B和5C所示并在实例5中更详细地描述的非织造纤网包括宏观特征，它具有伸出到顶侧基础表面104的x，y-平面上方至少约3mm的顶点106。在某些实施方案中，宏观特征具有伸出到x，y-平面上方1、1.5、3、5或甚至约6mm的顶点。可心的是，宏观特征120具有增加的高度以提供加大的间隙。宏观特征高度的增加将增加纤网松厚度T并从而降低非织造纤网的松密度。例如，本发明非织造纤网的区域松密度可小于0.04g/cm3，小于0.03g/cm3，或甚至小于0.02g/cm3。还希望，宏观特征120在特定载荷下，例如，在1.2kPa载荷(Pf)下，保持在顶侧基础表面104的x，y-平面上方至少1mm的高度，以大大减少当在非织造纤网100上施加压力时的接触。在某些实施方案中，宏观特征在载荷下保持在顶侧基础表面104的x，y平面上方至少约1、1.5、3、5或甚至6mm的高度h。图2A、2B和2C显示一基本平面物体放在图1A、1B和1C的非织造纤网上，以展示某些本发明非织造纤网的特征。物体P与非织造布片材100的接触面积是直接接触放在非织造布片材，更具体地说宏观特征120，上的物体P的非织造布片材区域106之和。例如，非织造布100的表面特征120所支撑的物体P的接触面积是，所有直接接触放在特征120上的物体P的特征或非织造纤网其他部分(若有的话)的面积之和。在图2A中，物体P与非织造纤网100的接触面积是在图2A和2C中所示画阴影线区域的总合。物体P与具有特征120的支撑P的非织造纤网的接触面积百分率，可通过将上面描述的接触面积除以连接所有直接接触物品的片材位置的平坦邻接面积来衡量。例如，如果物体被16个宏观特征120支撑，则包括支撑物体P的这些特征的非织造纤网面积是，在平行于连接所有支撑物体的16个特征或16个特征的一部分的非织造布基础平面的平面测量的邻接“整块面积”(Lp×Wp)。因此，接触面积百分率将是该接触面积除以整块面积(Lp×Wp)。在图2C中，非织造布支撑的物体P传递给片材的压力Pw用被支撑物体P的重量除以在物体下面邻接平面面积(Lp×Wp)来衡量。表面特征受到的平均压力Pf可通过校正到接触载荷的实际面积来确定。表面特征受到的平均压力Pf可通过将Pw除以接触面积百分率来确定。
可心的是，宏观特征120尽量减少与放在特征上的物体的接触，使得非织造纤网在给定载荷下与放在宏观表面特征上的物体的接触面积小于支撑物体的非织造纤网整块面积(Lp×Wp)的50％。更可心的是，非织造纤网在给定物体载荷下与放在宏观表面特征上的物体的接触面积小于支撑物体的非织造纤网整块面积的40％、30％，甚至小于25％。因此，可心的是，非织造纤网和非织造纤网的宏观特征在给定载荷下不完全压缩，以便使特征尽可能减少在给定载荷下的接触面积和提供间隙。还希望，特征具有回弹性，并在纤网经受3.45kPa载荷以后能回复到某一可测量高度h，可心地大于1mm，以便使特征在纤网经受3.45kPa并随后解除以后提供间隙。
非织造布可包括大量宏观特征以便在较大面积提供间隙或提供较大支撑作用。宏观特征的频率可在大范围内变化。例如预计，本发明的非织造纤网可包括，在x，y-平面内，少至1个宏观表面特征每1、10、50或甚至100cm2非织造纤网。可心的是，减少每单位面积纤网的宏观表面特征数目，以减少接触面积。在下面实例1～3中的宏观特征的频率为约2个特征每平方厘米；在实例4和5中，约1个特征每平方厘米。图8中所示宏观特征的频率可以是1个特征每500cm2。
如图8所示，不一定要沿纤网100的整个表面104都提供宏观特征120。例如，可在特定部位如尿布衬里的靶区提供一个或多个宏观特征，以便在那个部位提供间隙，如图8所示。图8画出一种非织造纤网100，它仅包括一个宏观表面特征120，其沿外部材料尺寸为约10cm×10cm，并包括一个尺寸为约9cm×9cm的内部开口。宏观特征120具有约4mm的高度。该单个宏观特征120较好位于尿布衬里的靶区，以便在婴儿的裆部与尿布衬里表面和任何位于靶区内衬里底下的吸收性材料之间提供间隙。
在一种特定的实施方案中，宏观特征保持，在1.2kPa载荷(Pf)下，顶侧基础表面的x，y-平面上方至少1mm的高度。在另一种实施方案中，宏观特征保持，在1.2kPa载荷(Pf)下，顶侧基础表面的x，y-平面上方至少1.5mm的高度。在另一种实施方案中，宏观特征保持，在1.2kPa载荷(Pf)下，顶侧基础表面的x，y-平面上方至少3、5和甚至6mm的高度。在另一种特定实施方案中，宏观特征保持，在1.8kPa载荷(Pf)下，顶侧基础表面的x，y-平面上方至少1mm的高度。在其他实施方案中，宏观特征保持，在1.8kPa载荷(Pf)下，顶侧基础表面的x，y-平面上方至少1.5、3和甚至6mm的高度。在另一种特定实施方案中，宏观特征保持，在10kPa载荷下，顶侧基础表面的x，y-平面上方至少1mm的高度。在其他实施方案中，宏现特征保持，在10kPa载荷下，顶侧基础表面的x，y-平面上方至少1.5、3和甚至6mm的高度。本发明非织造纤网可包括下述的宏观特征，即其能在非织造纤网顶面与放在宏观表面特征上的物体之间在0.3450kPa作用在纤网上的载荷(Pw)下提供至少0.08、0.09，甚至大于0.10cm3/cm2的空气空间。
在该范例实施方案中，非织造纤网被画成沿x、y和z方向具有均一组成的单层纤网。然而，本发明非织造纤网可以是沿x和y方向具有均一组成的层合材料。在该范例实施方案中，本发明非织造纤网又是双组分纺粘非织造纤网。然而，本发明非织造纤网可按照纺粘法以外的其他方法制造且可包括单组分和/或多组分纤维、长丝和层。
纺粘非织造纤网通过将熔融纺丝、连续多组分聚合物纤维沉积到成形表面来成形。双组分纤维和熔融纺丝是公知的，描述在美国专利5,575,874和5,643,653，授予Griesbach等人，在此将其全文收作参考。多组分熔纺非织造布以及制造多组分熔纺非织造布的方法也是公知的，描述在美国专利5,382,400，授予Pike等人，在此也全文收作参考。多组分聚合物长丝的挤出方法也是公知的。适合制备本发明非织造布的双组分长丝的材料包括Exxon Mobil(休斯敦，德克萨斯)供应的PD-3155聚丙烯；道化学公司(Midland，密歇根)供应的线型低密度聚乙烯(LLDPE)，商品名ASPUN 6811A、2553 LLDPE和61800聚乙烯；以及道化学公司供应的25355和12350HDPE。当聚丙烯是组分A，而聚乙烯是组分B时，双组分长丝可包含约20～约80wt％聚丙烯和约80～约20wt％聚乙烯。更可心的是，长丝可包含约40～约60wt％聚丙烯和约60～约40wt％聚乙烯。
可心的是，非织造纤网的长丝是卷曲的，以提供膨松的非织造布。虽然所画出的本发明实施方法包括卷曲的多组分长丝，但是本发明涵盖未卷曲的纤维以及采用其他方法卷曲的纤维，例如，机械卷曲的纤维。卷曲的纤维和纤维的卷曲方法在技术上是公知的。本发明也想到由其他方法制造的非织造纤网的应用，例如，粘合梳理纤网、熔喷纤网和由未卷曲长丝和/或单组分长丝制造的纤网。当纺粘长丝是卷曲的时，本发明布料可有利地生产出膨松度较高，回弹性也较好的材料。长丝的卷曲造成一种松散纤网结构，在丝与丝之间存在着大量孔隙部分，长丝在长丝的接触点互相粘合。另外，虽然上面所描述的非织造布是用纺粘双组分长丝制造的，但要知道，本发明非织造布可以由单组分纺粘长丝、熔喷长丝、粘合梳理纤网、气流铺网纤网等来制造。例如，单组分纺粘长丝可按照与实施例中描述的相同方法制造，所不同的是纺丝板将相应地改变以便制造单组分长丝。有关纺粘方法，例如可参见上面给出的专利。另外，纤维可以另一种方式，通过加入聚合物粘合剂组分实现粘合。
可制造包括宏观表面特征的纺粘/熔喷/纺粘(SMS)层合非织造布。制造非织造布和SMS非织造布的熔喷法是公知的。合适的熔喷技术和SMS布描述在美国专利4,041,203，在此将其公开内容收作参考。美国专利4,041,203援引了下列有关熔喷技术的出版物，在此也一并收作参考：题为“超细热塑性纤维”的文章，载于《工业工程化学》(Industrial Engineering Chemistry)卷48，第8期，pp.1342～1346，文中描述了在美国海军研究实验室(华盛顿特区)完成的工作；海军研究实验室报告111437，1954年04月15日；美国专利3,715,251；3,704,198；3,676,242；和3,595,245；以及英国专利说明1,217,892。
纺粘-熔喷一体复合(SMIC)材料在上面提到的美国专利5,575,874和5,643,653，授予Griesbach等人，中描述和举例说明过。一般而言，SMIC材料可通过在纺粘丝幕的两侧“熔喷上”材料来制备。熔喷模头可按对称方式在纺粘丝幕的每一侧设置来生产SMIC布。该方法更详细地描述在美国专利5,575,874和5,643,653，授予Griesbach等人，在此收作参考。所成形的SMIC布可置于包括表面起伏地形特征的表面上并用热空气粘合以提供包括表面特征的SMIC布。
当用于制造液体吸收制品时，本发明非织造布可用传统表面处理剂进行处理或者含有传统聚合物添加剂，以提高布料的润湿性。例如，该非织造布可用聚氧化烯改性的硅氧烷和硅烷处理，例如，公开在美国专利5,057,361中的聚氧化烯改性聚二甲基-硅氧烷。此种表面处理剂能提高布料的润湿性。非织造纤网可先进行处理，然后再结合到产品中。
本发明非织造布可包括具有不同液体操纵性能的区的非织造布。更具体地说，本发明非织造布可包括引导沿布料所有三维方向流动的布料：沿着与接触区域共平面的布料长度，沿着与接触区域共平面的布料宽度和透过布料的厚度或深度。这些具有不同液体操纵能力的区是由具有地形学表面定义的区域造成的。这些地形学区可在基重、密度和/或丝的取向上不同。另外，这些地形特征可具有进一步提高流体操纵能力的亲疏(phobicity)差异。
如上面所述，本发明非织造布可作为隔离层或体侧衬里材料，可包括具有一个大凸起或者几个较小数目的彼此相隔一定距离的凸起的材料。本发明包括一种非织造布结构，它具有可用来将一个表面与另一表面隔开的宏观表面特征，例如将婴儿裆部与尿布的吸收层隔开。在几种可心的实施方案中，该结构具有在下列应用中特别可心的物理、美学和功能属性；包括：体侧衬里、及诸如下列一次性吸收制品中作为缓冲材料或衬里/缓冲组合：尿布、训练裤、失禁垫、女性卫生产品如女性垫、卫生巾和紧身内裤等。
下面的公开内容主要涉及本发明作为在如图7和8中所示一次性尿布400中所包含的独特透湿面层片材结构100的应用。虽然这是目前想到的一种可心应用，但要知道，本发明还可用于各种各样吸收性器具中，既可以是一次性也可以是重复使用的，例如，卫生巾、月经止血垫、失禁垫等，以及非吸收性器具中，例如，工业材料、隔音、绝缘、包装等方面。通过对面层片材结构700及其在一次性尿布400中的应用的详细描述，本领域技术人员将能将本发明轻易地推广到其他器具中。
如前面所述，可心的是，本发明纤网的表面特征能够抗压缩，因此该纤网可作为体侧衬里应用在尿布或其他吸收制品中，以便将吸收制品的吸收剂部分与穿戴者皮肤隔开。在图6中给出一次性吸收制品的图示，例如，尿布400。各种不同的层已被切除，为的是更清楚地展示该具体实施方案的结构细节。700标出一种本发明新型面层片材或体侧衬里。一次性尿布400的其他两个主要组成部分是吸收部件或垫410和后片430。图6中尿布400的图是一次性尿布的一种简化表示。一次性尿布的更详细描述载于美国专利5,827,259，授予Laux等人，在此收作参考。
图7画出沿图6的直线7-7截取的断面视图。表面特征720将穿戴者皮肤450与位于衬里700下面的吸收材料410隔开。衬里420以其底部区域702坐落在吸收材料410上。可心的是，表面特征的接触区域小于底部区域的接触区域。具体地说，可心的是，非织造纤网700的取向是让在载荷下提供最小接触的宏观表面特征720朝向穿戴者450。也可心的是，穿戴者与衬里的接触面积小于穿戴者在衬里上的表面面积或其足迹的50％，更可心地，该接触面积小于40％，30％，甚至更可心地，该接触面积小于25％。据信，穿戴者皮肤与尿布打湿或潮的部分之间接触的减少可改善穿戴者的皮肤健康。还相信，隔开将改善吸收制品的流体操纵能力。
该表面特征不需要完全抗压缩。当压缩力施加到该地形上时，表面特征可以被压缩。例如，当婴儿坐下时婴儿的大部分体重传递到表面特征上，于是衬里和特征可显著压缩，结果在衬里表面与穿戴者皮肤之间提供很小的间隙。然而，可心的是，在正常使用期间该地形不被完全压缩，而是该地形仍提供一定程度的间隙。还希望，表面特征具有回弹性，在正常使用期间可能传递到表面特征上的力不造成其永久变形。具体地说，可心的是，该变形在表面特征和伴随结构的弹性极限范围内。于是，在使用期间表面特征把穿戴者皮肤与衬里表面相当大一部分隔开。当婴儿静止、爬行或行走时，可心地甚至当婴儿体重的大部分传递到表面特征或衬里上时，表面特征仍将提供一定程度的间隙。
虽然范例实施方案的非织造布纤网是通过纺粘纤网的压花制造的，但本发明非织造纤网可以通过其他方法制造。本领域技术人员懂得，本发明非织造纤网可通过纺粘方法以外的其他制造纤网的方法和通过压花以外的其他方法制造。例如，具有宏观表面特征的非织造纤网可用以下文献中描述的方法制造：美国专利申请序列号10/136,702，题为“在具有表面特征的表面上制造非织造布材料的方法和具有表面特征的非织造布材料”，由邮件快递程序EL471213680US与本文共同提交，在此收作参考。此外，制造非织造纤网的其他方法也可用来制造包括本发明表面特征的纤网。例如，非织造纤网可以是粘合梳理纤网(BCW)、共成形纤网、气流铺网纤网、纺粘/熔喷/纺粘(SMS)纤网等。另外，纤网可包括或由各种不同材料、纤维素、浆粕纤维、双组分纤维等制造。本领域技术人员已知的其他修改方案和处理方法也可结合本发明一起使用。
具有稳定化的三维宏观地形特征的非织造布可通过平坦非织造布基础片材的热成形来生产。非织造布基础片材可以是粘合梳理纤网(BCW)、共成形纤网、气流铺网纤网、纺粘/熔喷/纺粘(SMS)纤网等。可心的是，纤网经过热成形而具有在小于纤网面积50％上的表面特征，更可心地小于40％，进一步可心地小于30％，最可心地在小于25％面积上。也可心的是，应选择纤网的材料和基重以及热成形的花纹以便使特征在1.2kPa特征所受压力(Pf)下不完全压缩并提供间隙，更可心地在1.8kPa，甚至在10kPa下不完全压缩并提供间隙。也可心的是，热成形的表面特征至少是1mm高，以便在大部分非织造布材料表面与接触非织造布材料表面的物体之间提供增加的间隙和空气流通。还可心的是，所提供的表面特征至少是1.5mm、3mm、5mm甚至6mm高。
非织造布基础片材可通过热成形，从而包括在具有宏观特性的加热表面，例如，在加热压机上的具有表面特征的啮合板，上的宏观特征。加热压机是技术上熟知的并且容易得到。压机应设定在足够高的温度，以便让非织造纤网永久变形，但又不高到破坏非织造布的可心性能，例如，透气性的程度。该成形板可具有各种不同赋予非织造布表面特征的特征中的任何一种。第一表面特征花纹图示在图3A、3B和3C中；第二表面特征花纹图示于图4A和4B。每一套板包括第一板和第二板，分别具有表面特征阵列，例如，方块或三角形。各种不同其他花纹也是可能的，例如，六角形和菱形，只要一个或多个特征是宏观的。可用两个基本板结构来成形这些板，即，标准阳板和阴板或者交错对插的板。在这里所描述的例子中，交错对插板被用来提供重复的方块和三角形花纹。将非织造布基础片材放在二板之间，然后加热、加压以便将非织造布基础片材热成形。在这些例子中，生产出具有稳定化宏观地形的三维非织造布片材。虽然所画出的非织造布包括沿x-方向和y-方向皆均匀分布的表面特征，但是本发明非织造布可包括仅沿一个方向均匀分布的特征。而且，本发明非织造布还可包括在布料表面不均匀设置或分布的特征，且可按照任何图案设置和分布。
包括宏观表面特征的本发明非织造纤网可接受任选的处理剂和/或添加剂的处理以改进纤网的一个或多个性能。例如，纤网的非凸起的区域可用亲水处理剂处理以增加流体吸入能力。形成的未处理的凸起区域，即，表面特征，相对于处理过的非凸起区域将较为疏水。于是，纤网将提供比较干燥的凸起表面接触区域并从而改进整个皮肤的干爽感。表面特征可沿着结构的整个长度和宽度延伸。表面特征的刚性可以变化，以提高或降低特征和非织造纤网的承载能力。
为了更好地理解本发明非织造纤网的某些特征，下面以非限制性方式给出实例和资料。
对比例A
一种尿布衬里材料被用作对比例，对比例A。对比例A是0.5osy合成纤维非织造纤网，由98wt％埃克森公司(休斯敦，德克萨斯)的3155聚丙烯和2wt％二氧化钛构成。该0.5osy合成纤维非织造纤网是采用纺粘法成形的。具有圆形断面的纤维被用来成形纤网并具有约22μm(3dPf)的平均直径。纤网是通过无规地铺置连续长丝，随后对无规铺置的长丝实施热点粘合而制成的。纤网的热点粘合是采用具有14～21％粘合面积和460针/平方英寸的针密度的花纹完成的。针的几何形状是菱形。该衬里材料的进一步细节可见美国专利6,152,904，在此收作参考。
实例1
一种具有宏观表面特征的合成纤维非织造布纤网，通过先成形粘合不足的、双组分纺粘纤网，然后将宏观特征压花到该欠粘合纤网上而制成。该宏观表面特征是采用以加热板加热和加压而压花到纤网上的，其中板之一具有至少一个宏观特征，从而将永久变形的宏观凸起赋予了纤网。
该粘合不足的双组分纺粘非织造布纤网是由双组分连续长丝制成的。连续双组分长丝由两种大致等量的聚合物组分按照并列结构制造的。第一聚合物组分的组成是98wt％埃克森公司(休斯敦，德克萨斯)的3155聚丙烯和2wt％二氧化钛。第二组分的组成是100wt％道化学公司(Midland，密歇根)的61800聚乙烯。纺丝组件的纺丝孔的几何形状是0.6mm直径、长径比(L/D)4∶1，纺丝板具有，沿横向，50孔每英寸(19.685孔每厘米)。纺丝组件内的熔体温度是410°F(210℃)，通过量是0.6g/孔/分(ghm)。成形高度是12英寸(30.5cm)。空气骤冷器的冷却风流率是32标准立方英尺每分钟(scfm)，温度是50°F(10℃)。吸丝器温度为常温，约75°F(23.9℃)，吸丝器压力是3.5磅每平方英寸(psi)(24.31kPa)。采用7英寸水柱(17,440dyn/cm2)的网下真空将长丝收集到成形网上。采用，进口空气270°F(132.2℃)、出口空气温度180°F(82.2℃)的热空气刀(HAK)、压力是0.8psi(5.52kPa)，HAK在网上方的高度是1.5英寸(3.8cm)，借以帮助长丝结合为欠粘合纤网。该未粘合非织造布随后被送到穿透空气粘合机(TAB)。TAB设定在约270°F(132.2℃)的空气温度和0.5psi(34,470dyn/cm2)的空气压力，并排气使纤维成形为欠粘合但成一体的纤网。线速度调节到约290ft/min(88.5m/min)，结果生产出0.5盎司每平方码(osy)[17g/m2(gsm)]的非织造布材料。
随后，欠粘合纤网，通过利用加热和加压将一种三维“方块”花纹压花到纤网中而热成形为具有稳定化宏观地形的三维非织造布片材，其中加热和加压是由图3A和3B所示加热、交错对插板300和350完成的。每个交错对插板包括与相对板上的类似凸起花纹彼此啮合的凸起花纹。第一板300包括方格盘花纹，其方块凸起如图3A所示。第一板上的每个凸起310近似3mm高，根部尺寸约5mm×5mm，止于方形远端顶表面320，其尺寸略大于3mm×3mm(约3.5mm×3.5mm)。各个凸起的排列间距是，沿x和y方向中心到中心大约9.5mm。图3B中所示第二板350包括类似图案，由约4mm高的交替方块凸起310组成，每个凸起310根部尺寸为4mm×4mm，止于方形远端顶面320，其方形尺寸略微小于3mm×3mm(约2.9mm×2.9mm)。
花纹板加热到约275°F(135℃)的温度，然后将粘合不足的纤网放在加热板上。随后，在纤网上再放上相对的加热板，使得第二板上的凸起与第一板上的凸起啮合，如图3C所示。随后，约115psi(793kPa)的压花压力施加到板上约35s。在施加足够热和压力使纤网变形之后，分开二板并从二板之间取出纤网。获得的具有宏观特征的三维材料如图A1、1B和1C所示，具有76密耳(1.93mm)有效松厚度。确定有效松厚度的方法采用STARRET-型膨松度测试仪和0.05磅每平方英寸(3,450dyn/cm2)的压力(Pw)。
实例2
重复实例1，不同的是，将成形网和TAB的线速度调节到120ft/min(36.6m/min)，生产出1.2盎司每平方码(osy)[40.7g/m2(gsm)]的材料。实例2的1.2osy欠粘合材料采用在实例1中描述的方块图案热成形。形成的具有宏观特征的三维材料如图1A、1B和1C所示并具有80密耳(2.0mm)的有效松厚度。
实例3
重复实例1，不同的是，将成形网和TAB的线速度调节到约58ft/min(17.7m/min)，生产出2.5盎司每平方欠(osy)[85g/m2(gsm)]的材料。实例3的2.5osy欠粘合材料采用在实例1中描述的方块图案热成形。形成的具有宏观特征的三维材料如图1A、1B和1C所示并具有98密耳(2.5mm)的有效松厚度。
实例4
重复实例2，不同的是，1.2osy欠粘合纤网通过将三维“三角形”图案压花到纤网上被热成形为具有稳定化的宏观地形的三维非织造布片材，其中加热和加压由图4A和4B所示加热的交错对插板400和450完成。
1.2osy(40.7gsm)欠粘合纤网通过将三维“三角形”图案压花到纤网上被热成形为具有稳定化的宏观地形的三维非织造布片材，其中加热和加压由图4A和4B所示加热的交错对插板400和450完成。每个交错对插板包括的三角形凸起图案与相对板上的三角形凸起类似图案啮合。第一板400包括三角形齿状凸起图案，如图4A所示。第一板上的每个三角形凸起410高近似3mm并具有等边三角形根部，每边尺寸为约8mm，止于等边三角形远端顶面420，每边尺寸为约5mm。各个凸起的排列间距是，沿x和y方向，中心到中心大约9mm。图4B中所示第二板450包括类似图案，由约4mm高的交替三角形凸起410组成，每个凸起410等边三角形根部尺寸为每边约8.5mm，止于等边三角形远端顶面420，每边约5mm。
形成的具有宏观特征的三维材料表示在图5A、5B和5C中并具有120密耳(3.05mm)有效松厚度。
实例5
重复实例3，不同的是，2.5osy(85gsm)欠粘合纤网通过将三维“三角形”图案压花到纤网上被热成形为具有稳定化的宏观地形的三维非织造布片材，其中加热和加压由图4A和4B所示加热的交错对插板400和450完成。形成的具有宏观特征的三维材料表示在图5A、5B和5C中并具有133密耳(3.38mm)有效松厚度。
试验方法
基重
样品的基重测定方法是，从每一种材料样品上测量并裁切3英寸(7.6cm)直径圆形样品。每个3英寸样品采用天平称重。记录样品重量的克数，随后除以样品面积，就得到样品的基重。每种材料采用该程序测定并称重5个样品，从而获得每种非织造布样品的平均基重。
厚度
还测定了材料或样品的厚度。实例材料的厚度是这样测定的：采用STARRET-型膨松度测试仪在0.05psi(3,450dyn/cm2)载荷(Pw)下测量样品材料(纤网)的厚度。测定厚度并以毫米为单位记录下来。将材料的样品切成4英寸×4英寸(10.2cm×10.2cm)见方。切取并采用上面描述的程序测量5个样品，以获得每种样品的平均厚度。
松密度
各实例的非织造布材料的松密度是由单位面积非织造布材料样品重量，以每平方米克数(gsm)为单位，除以材料样品的厚度的毫米数(mm)算出的。纤网厚度是在0.05psi(3,450dyn/cm2)下按照前面厚度测定中所述测定的。将结果乘以0.001换算所得数值为每立方厘米克数(g/cc)。测定每个实例的总共5个样品并取平均，从而得出密度值。
接触面积
也测定了各实例的非织造布材料的接触表面面积。试验设备包括：3″×4″(7.6cm×10.2cm)样品台，其最小厚度为1/4英寸(6.35mm)、一块12.25″×5″×3/16″(31cm×12.7cm×0.48cm)LUCITE，每种材料的样品，切成3″×4″(7.6cm×10.2cm)矩形，体积压缩计、温度计、细笔、切成3″×4″(7.6cm×10.2cm)矩形的透明纸以及湿度计。所有采用该程序测量的接触面积都是名义接触面积。就是说，接触面积由各表面特征与放在特征上的全平表面之间的接触来规定。这不是技术上与沿着样品投影面积上的全平表面接触的单根纤维面积之和，而是包括单根纤维之间的面积。
初始测定和调试
1)在74±4°F(23.3±2.2℃)和50±10％相对湿度的控制环境中进行试验。
2)样品应取自在从成形线下来时并且尚未卷绕或包装时就取下的具有代表性的材料。
3)样品应从纤网上均匀的和能代表母体材料的部分切取。
4)从每个实例的母体材料切取3个3″×4″(7.6cm×10.2cm)的矩形样品。
5)每种样品的初始松密度采用体积压缩计测定。
6)加上载荷，当读数稳定4s时记录下数值。记录数值以后立刻将样品从载荷上取下。
初始接触表面/面积
7)将3″×4″(7.6cm×10.2cm)样品台放在平坦、水平的表面上面。
8)给3″×4″(7.6cm×10.2cm)样品铺在样品台上并放在其顶面。
9)通过在样品顶面蒙上全平透明表面而取得初始表面接触面积。该方法采用一块透明纸。
10)材料在读取初始读数时的材料上提供小于0.003psi的载荷。
11)从每次接触地形表面特征的正上方投影，通过用细笔勾画周边记录下材料的表面接触周边。
12)然后，将该材料与全平表面接触的面积记做初始接触面积。该面积是根据在步骤11中所做的勾画确定的。
13)将该初始接触面积除以样品投影面积(即，12平方英寸)，就得出接触表面占样品面积的百分率。
在加大载荷下的接触表面
14)为在较重载荷下测定额外的接触面积，将一片全平矩形Lucite材料放在样品材料上面。
15)测量Lucite材料的矩形中心。
16)将一片3″×4″(7.6cm×10.2cm)矩形对中地放在该Lucite材料矩形片上并进行勾画。勾画的周边边缘平行于Lucite材料矩形的边缘。
17)Lucite材料的尺寸是12.25″×5″×3/16″(31cm×12.7cm×0.48cm)，重量是0.6磅(273g)。
18)将一片透明纸放在Lucite材料上，以便将特征的周边记录到纸上。
19)从每个接触的地形表面特征的正上方投影，利用细笔记录该材料的表面接触周边。
20)随后，记录该材料的接触全平表面的材料面积并将载荷条件也记录下来。
21)将载荷下的接触面积除以样品投影面积(即，12平方英寸或77.4cm2)，就得出接触面积占样品面积的百分数。
22)表面特征受到的平均真载荷可通过板施加在样品上的重量除以与该全平载荷接触的样品面积来确定。例如，在12平方英寸样品上的0.6磅，若具有20％接触面积，则在0.25psi[0.6磅/(12平方英寸×20％)]压力下将表现出20％的接触面积。
采用两种不同的重量，1.2磅和6磅(0.545和2.73kg)进行附加的接触面积测定。接触面积测定一直持续到该重量等于6磅，或者接触面积大于90％。
23)将Lucite材料的全平矩形片放在样品材料上。
24)测量并确定Lucite材料的矩形片的中心。
25)将一片3″×4″(7.6cm×10.2cm)矩形对中地放在该Lucite材料矩形片上并进行勾画。勾画的周边边缘平行于Lucite材料矩形的边缘。
26)Lucite材料的尺寸是12.25″×5″×3/16″(31cm×12.7cm×0.48cm)，重量是0.6磅(273g)。
27)在Lucite材料边缘上每一端添加0.3磅(136.35g)重量，以便将总共1.2磅力加在这12平方英寸纤网上。
28)将一片透明纸放在Lucite材料上，以便将特征的周边记录到纸上。
29)从每个接触的地形表面特征的正上方投影，利用细笔记录材料的表面接触周边。
30)随后，记录该材料的接触全平表面的材料面积并将载荷条件也记录下来。
31)将载荷下的该接触面积除以样品投影面积(即，12平方英寸)，就得出接触面积占样品面积的百分数。
32)表面特征受到的平均真载荷可通过板施加在样品上的重量除以与该全平载荷接触的样品面积来确定。例如，在12平方英寸样品上的0.6磅，若具有20％接触面积，则在0.25psi[0.6磅/(12平方英寸×20％)]压力下将表现出20％的接触面积。
33)重复步骤22～30，其中步骤26修改成每一侧提供2.7磅(1227g)重量，共6磅(2.72kg)总载荷。
34)实验一直进行到样品上的总载荷等于6磅，或者样品与全平材料的名义接触面积大于90％。
35)步骤29后最多5min时读取并记录材料(纤网)的松密度(bulk)。
施加在纤网上的压力(P w )
参见图2A，物体P与非织造布100的接触面积是图2A和2C中所示画阴影线的面积之和。特征120所支撑的物体P传递给非织造纤网100的压力可用被支撑物体P的重量除以连接所有直接接触物体的片材点的全平邻接面积来衡量。例如，如果物体由16个宏观特征100支撑着，则支撑物体P的非织造纤网的面积是，在平行于连接支撑物体的所有16个特征或16个特征中一部分的非织造布基础平面的平面内测定的邻接面积(Wp×Lp)。在图2C中，非织造布所支撑物体P传递给片材的压力可用被支撑物体P的重量除以物体下面的全平邻接面积Lp乘Wp来衡量。
表面特征受到的平均压力(P f )
表面特征受到的平均真载荷，用板作用于样品的重量除以与全平载荷接触的样品面积来确定。表面特征受到的平均压力Pf是通过校正与载荷Pw接触的实际面积来确定的。这是通过将Pw除以接触面积百分率实现的。
纤网体积的测定方法
非织造纤网体积是根据纤网内部孔隙体积和纤维占据的体积的测定结果来确定的。纤维体积是由纤网重量除以纤维密度算出的。对于具有高度表面起伏的纤网来说，内部孔隙体积是通过液体饱和实验测定的，其中将不被包含在内孔隙中的液体从测定结果中扣除。
这可采用根据Burgeni和Kapur在《纺织研究杂志》(TextileResearch Journal)卷37，pp.356～366(1967)中报道的多孔板法的设备来确定，在此将其公开内容收作参考。该设备包括与可编程步进电机连接的可移动台和由电脑控制的电子天平。控制程序将台自动移动到要求的高度，以规定的采样速率收集数据直至达到平衡，然后将台移动到下一计算的高度。可控参数包括采样速率、平衡判据和吸收/解吸循环次数。
该分析数据的收集采用含表面活性剂的液体以便使非织造纤网变得完全可湿，测定是在解吸模式下完成的。就是说，材料在零高度达到饱和，而该多孔板(以及样品上的有效毛细管张力)以对应于所要求的毛细管半径或毛细管张力的各单个步骤逐步升高。在零高度，由于非织造纤网表面起伏的原因存在着一定数量被窝藏在纤网与板之间界面中的液体。随着板的抬高，监测从样品中流出的液体数量。每隔15s读取每一高度处的读数，并假定当4次前后衔接的读数的平均变化小于0.005g时就达到了平衡。界面液体(在饱和的非织造纤网样品与多孔板之间界面的)通常是通过略微抬高板(0.5～0.7cm)来除掉。内部孔隙体积以cm3/g表示。
非织造纤网体积是上面描述的内孔隙体积测定值与纤维体积之和。
Vnw＝纤网体积cm3/g)＝内孔隙体积+(1/纤维密度)
采用体积压缩计测定的衬里与全平表面之间的空间的体积
取每个实例的圆形样品，然后用圆(3″)面积乘样品的厚度t(t是采用STARRET-型膨松度测试仪确定的)来确定样品通过其上和下平面分离所造成的体积。该体积被规定为Vp，代表将一定形状材料的上、下平面分开的空间的体积。
Vp(cm3)＝t(cm)×圆面积(cm2)
随后将采用上面描述的方法确定的非织造纤网体积(Vnw)从分隔两个平面的空间体积(Vp)中减去，就得出不被纤网占据的二平面之间空间的体积(Vs)。
Vs(cm3)＝Vp(cm3)-Vnw(cm3)
由于Vnw和Vp是采用同一圆形样品面积确定的，所以不被纤网占据的二平面之间空间的体积(Vs)可用该面积来除，从而确定体积(cm3)/面积(cm2)或Vsa。
Vsa(cm3/cm2)＝Vs(cm3)/面积(cm2)
实例中所采用的材料通常是对称的。因此，单位面积衬里顶面与皮肤之间空间的体积Vls可通过Vsa除以2来确定。
Vls(cm3/cm2)＝Vas(cm3)/2
这一假定对于实例中采用的图案来说是安全的，因为面朝体侧的表面提供与身体最小程度的接触。因此，假定两侧是对称的，可以估计出纤网上方的真体积。
回复百分率
确定体积回复的方法采用Pw或纤网受到的载荷。样品被裁成3英寸圆形，然后测定样品的厚度。样品材料的厚度是通过，使用STARRET-型膨松度测试仪测定样品材料(纤网)在0.05psi(3,450dyn/cm2)载荷(Pw)下的厚度来确定的。该厚度以一英寸的千分之一为单位衡量。记录到的数据提供材料的初始膨松厚度(厚度0)。
随后，取出样品，并将其置于3.45kPa载荷Pw之下。载荷加在上面5min，然后撤掉。让材料在环境条件下回复5min。然后再次采用膨松度测试仪在0.05psi(3,450dyn/cm2)载荷(Pw)下测定材料的厚度，从而获得最终厚度(厚度f)。
最终厚度除以初始厚度得出体积回复百分率。
％回复＝厚度f/厚度0
试验结果
对实施例的试验结果载于下表A。在表A中，未能提供间隙的材料用符号“-”指出。
                                                                  表面起伏衬里的性能
实例 图案 松密度(g/cm3) ％规定载荷下的接触面积 Vls(cm2/cm3) ％四复厚度f/厚度0   厚度0(密耳/μm)   厚度f(密耳/μm) (密耳/μm)
  A   Flat   0.067   -   -   - 0.000   100％   8/200   8/200   8/200
1   0.5osy(17gsm)方块 0.012   25％@0.2psi(1.4kPa) - - 0.086 80％ 76/1930 61/1550 10/250
2   1.2osy(41gsm)方块 0.016   30.2％@0.17psi(1.2kPa)   37％@0.27psi(1.9kPa) - 0.087 95％ 80/2030 76/1930 16/405
3   2.5osy(85gsm)方块 0.036   26％@0.19psi(1.3kPa)   27％@.37psi(2.55kPa)   27％@1.86psi(12.8kPa) 0.096 98％ 98/2490 96/2440 20/510
4   1.2osy(41gsm)方块 0.014   23％@0.22psi(1.5kPa)   37％@0.27psi(1.9kPa) - 0.120 94％   120/3050   113/2870   16/405
5   2.5osy(85gsm)方块 0.025   20％@0.25psi(1.7kPa)   20％@0.51psi(3.5Kpa)   26％@1.91psi(132kPa) 0.138 96％   133/3380   128/3260   20/510
因此，显然，本发明提供了一种具有宏观表面特征的非织造布。虽然已结合具体实施方案描述了本发明，但显然，本领域技术人员在研读了上面的说明以后将十分清楚，尚有许多替代、修改和变换方案。因此，本发明将包括所有这些替代、修改和变换方案，只要它们落在所附权利要求的精神和概括范围之内。

Claims (37)

1.一种三维非织造纤网，具有小于0.04g/cm3的区域松密度，并包含：
限定x，y-平面的顶侧基础表面和
至少一个伸出到x，y-平面以外的宏观表面特征，其中宏观表面特征的特征在于具有一个顶点，该顶点伸出到顶侧基础表面的x，y-平面上方至少约1mm并在1.2kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少1mm的高度，
其中至少一个宏观特征导致接触放在宏观表面特征上的物品，使得非织造纤网与放在宏观表面特征上的物品之间的接触面积，在1.2kPa载荷(Pf)作用下小于支撑物品的非织造纤网整块面积的50％。
2.权利要求1的非织造纤网，其中宏观特征的特征在于一种具有伸出到x，y-平面上方至少1.5mm的顶点的特征。
3.权利要求1的非织造纤网，其中宏观特征的特征在于一种具有伸出到x，y-平面上方至少3mm的顶点的特征。
4.权利要求1的非织造纤网，其中宏观特征的特征在于一种具有伸出到x，y-平面上方至少5mm的顶点的特征。
5.权利要求1的非织造纤网，其中宏观特征的特征在于一种具有伸出到x，y-平面上方至少约6mm的顶点的特征。
6.权利要求1的非织造纤网，其中非织造纤网与放在宏观表面特征上的物品之间在1.2kPa载荷(Pf)下的接触面积百分率小于支撑物品的非织造纤网的整块面积的40％。
7.权利要求1的非织造纤网，其中非织造纤网与放在宏观表面特征上的物品之间在1.2kPa载荷(Pf)下的接触面积百分率小于支撑物品的非织造纤网的整块面积的30％。
8.权利要求1的非织造纤网，其中非织造纤网与放在宏观表面特征上的物品之间在1.2kPa载荷(Pf)下的接触面积百分率小于支撑物品的非织造纤网的整块面积的25％。
9.权利要求1的非织造纤网，其中非织造纤网包含大量宏观特征，该宏观特征的频率是每100cm2在x，y-平面内的非织造纤网至少1个宏观表面特征。
10.权利要求1的非织造纤网，其中非织造纤网包含大量宏观特征，该宏观特征的频率是每50cm2在x，y-平面内的非织造纤网至少1个宏观表面特征。
11.权利要求1的非织造纤网，其中非织造纤网包含大量宏观特征，该宏观特征的频率是每10cm2在x，y-平面内的非织造纤网至少1个宏观表面特征。
12.权利要求1的非织造纤网，其中非织造纤网包含大量宏观特征，该宏观特征的频率每1cm2在x，y-平面内的非织造纤网至少1个宏观表面特征。
13.权利要求1的非织造纤网，其中非织造纤网的区域松密度小于0.03g/cm3。
14.权利要求1的非织造纤网，其中非织造纤网的区域松密度小于0.02g/cm3。
15.权利要求9的非织造纤网，其中宏观特征在1.2kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少1.5mm的高度。
16.权利要求9的非织造纤网，其中宏观特征在1.2kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少3mm的高度。
17.权利要求9的非织造纤网，其中宏观特征在1.2kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少6mm的高度。
18.权利要求1的非织造纤网，其中宏观特征在1.8kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少1mm的高度。
19.权利要求1的非织造纤网，其中宏观特征在1.8kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少1.5mm的高度。
20.权利要求1的非织造纤网，其中宏观特征在1.8kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少3mm的高度。
21.权利要求1的非织造纤网，其中宏观特征在1.8kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少6mm的高度。
22.权利要求1的非织造纤网，其中宏观特征在10kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少1mm的高度。
23.权利要求1的非织造纤网，其中宏观特征在10kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少1.5mm的高度。
24.权利要求1的非织造纤网，其中宏观特征在10kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少3mm的高度。
25.权利要求1的非织造纤网，其中宏观特征在10kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少6mm的高度。
26.权利要求9的非织造纤网，其中宏观特征在1.2kPa物品对非织造纤网接触区域载荷(Pf)下，在非织造纤网顶面与放在宏观表面特征上的物品之间每1.0cm2非织造纤网提供至少0.08cm3空气空间。
27.权利要求9的非织造纤网，其中宏观特征在1.2kPa物品对非织造纤网接触区域载荷(Pf)下，在非织造纤网顶面与放在宏观表面特征上的物品之间每1.0cm2非织造纤网提供至少0.09cm3空气空间。
28.权利要求9的非织造纤网，其中宏观特征在1.2kPa物品对非织造纤网接触区域载荷(Pf)下，在非织造纤网顶面与放在宏观表面特征上的物品之间每1.0cm2非织造纤网提供至少0.10cm3空气空间。
29.权利要求1的非织造纤网，其中非织造纤网沿x和y-方向具有均一的组成。
30.权利要求1的非织造纤网，其中非织造纤网包含层合材料。
31.权利要求1的非织造纤网，其中非织造纤网包含双组分纤维。
32.一种三维非织造纤网，具有小于0.03g/cm3的区域松密度，并包含：
限定x，y-平面的顶侧基础表面和
大量以每100cm2非织造纤网至少一个宏观特征的频率伸出到x，y-平面以外的宏观表面特征，其中宏观表面特征的特征在于具有一个顶点，该顶点伸出到顶侧基础表面的x，y-平面上方至少约3mm并在1.2kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少3mm的高度，
其中宏观特征导致接触放在宏观表面特征上的物品，使得非织造纤网与放在宏观表面特征上的物品的接触面积百分率，在1.2kPa载荷(Pf)下，小于支撑物品的非织造纤网整块面积的40％。
33.权利要求32的非织造纤网，其中宏观特征的特征在于一种具有伸出到x，y-平面上方至少5mm的顶点的特征。
34.权利要求32的非织造纤网，其中宏观特征的特征在于一种具有伸出到x，y-平面上方至少约6mm的顶点的特征。
35.权利要求32的非织造纤网，其中非织造纤网与放在宏观表面特征上的物品在1.2kPa载荷(Pf)下的接触面积百分率小于支撑该物品的非织造纤网整块面积的30％。
36.权利要求32的非织造纤网，其中非织造纤网与放在宏观表面特征上的物品在1.2kPa载荷(Pf)下的接触面积百分率小于支撑该物品的非织造纤网整块面积的25％。
37.一种三维、压花非织造纤网，具有小于0.03g/cm3的区域松密度，并包含：
限定x，y-平面的顶侧基础表面和
大量以每1cm2非织造纤网至少一个宏观特征的频率伸出到x，y-平面以外的宏观表面特征，其中宏观表面特征的特征在于具有一个顶点，该顶点伸出到顶侧基础表面的x，y-平面上方至少约5mm并在1.8kPa载荷(Pf)下保持在顶侧基础表面的x，y-平面上方至少3mm的高度，
其中宏观特征导致接触放在宏观表面特征上的物品，使得非织造纤网与放在宏观表面特征上的物品的接触面积百分率，在1.8kPa载荷(Pf)下，小于支撑物品的非织造纤网整块面积的40％。
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