专利名称：个人护理产品所用的弹性连接材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及个人护理制品例如尿布、训练裤、吸收内裤、成人失禁产品、游泳衣、绷带和女性卫生产品的结构。
背景技术：
个人护理制品包括这样的物品，例如尿布、训练裤、女性卫生产品例如卫生巾、失禁衣服和装置、游泳衣、绷带和类似物。这些制品的最基本设计通常包括体侧衬里、外覆层和位于体侧衬里和外覆层之间的吸收芯。
各种连接装置已用来使个人护理产品在穿用者身上保持就位。例如，已经使用无需单独连接装置的带、钩和环系统和套穿衣服设计。然而，这些装置中的每一种都有其自身特别的不足。例如，如果在还被称为“平台区”的连接区存在洗液或其他污染物的话，带有时就不能良好的粘接。钩和环紧固件有时会失效，这是由于例如侧向力和套穿设计不能轻易的打开和关闭以便检查污损部。因此，仍需要一种连接装置，它不轻易地受污染物的影响，能够很好地抵抗侧向力，并且可容易地经历大量次数的分离和再连接。
因此，本发明的一个目的是提供一种连接装置，该连接装置可再连接地分离，并对平台区内的污染物有耐受性，并且能很好地承受剥离力和剪切力。本发明的另一目的是提供采用这种良好的连接装置的个人护理产品。
发明概要通过钩和环连接装置可实现本发明的所述目的，该钩和环连接装置由钩部分和环部分构成，其中至少其中一个部分是凸起的，并且弹性材料或中空区位于其之下。钩和环连接装置适用于个人护理产品的连接。
附图的简要描述
图1是本发明的凸钩元件的照片，显示出单独的钩，也显示出整个钩元件的弯曲；图2是显示出钩和环紧固件的单独的钩的照片，其中钩面向不同方向；图3是典型的个人护理产品的图，在这种情况下是尿布，显示出在它们的相对位置的前、后以及钩和环元件；图4显示出弹性材料设于下方的钩元件的横截面图，该弹性材料依次与可以是个人护理产品的背衬材料连接或成为其整体的一部分；图5显示出图4的变型，其中不存在弹性衬底层材料，并且钩元件以这样的方式折叠，以致它升高到背衬的平面外；图6显示出图4的另一变型，其中钩材料的凸度具有多样性；且这些可通过折叠或者通过在钩下面设置衬底层来形成；图7是显示在连接位置可用于本发明的一个中空衬底层的照片；图8是显示在连接位置可用于本发明的一个弹性衬底层的照片；图9是显示在材料被剥离的位置可用于本发明的一个弹性衬底层的照片。
定义“一次性”包括在使用后丢弃，并且不打算洗涤和再使用。
在本说明书中通篇使用的“前”和“后”指相对于衣服本身的关系，而非指它穿在穿用者身上时衣服所处的任何位置。
单数使用的“层”可具有单一元件或若干元件的双重意思。
术语“相似的钩”意思是使用的基本与本发明的材料相同的钩，但是其中钩元件是平的而不凸起。根据韦伯斯特新学生辞典(Webster’s New colleqiate Dictionary)(1980)，“相似”是指1)具有公共特性；严格的可比较性，2)在物质或实质上类似；一致。使用“相似”这个单词的这一通常接受的意思，该术语指除了所提到的条件外，所有其他条件基本相同。
这里所使用的术语“聚合物”通常包括但不仅限于均聚物、共聚物，例如嵌段共聚物、接枝共聚物、无规共聚物和交替共聚物，三元共聚物等，和其混合物和变体。而且，除非特别加以限定，术语“共聚物”应包括所有可能的分子几何结构。这些结构包括但不仅限于全同立构的、间同立构的和无规对称的。
这里所使用的术语“非织造织物或幅面料”指具有夹层的独立纤维或线的结构的幅面料，但不可以等同的方式看作是针织织物。非织造织物或幅面料已经由许多工艺例如熔喷工艺、纺粘工艺和粘合梳理幅面料工艺形成。非织造织物的基重通常以每平方码材料盎司数(osy)或每平方米克数(gsm)表示，并且纤维直径通常用微米表示。(注意，由osy转换成gsm，用osy乘以33.91)。
“纺粘纤维”指小直径纤维，该纤维通过从喷丝头的若干细小的毛细管挤出的如同长丝的熔化热塑材料形成。这种工艺在例如授予Appel等人的4340563号美国专利，授予Dorschner等人的3692618号美国专利，授予Matsuki等人的3802817号美国专利，授予Kinney的3338992和3341394号美国专利，授予Hartman的3502763号美国专利，和授予Dobo等人的3542615号美国专利中公开。纤维还可具有例如授予Hogle等人的5277976号美国专利，授予Hills的5466410号美国专利和授予Largman等人的5069970号以及5057368号美国专利中描述的那些形状，这些专利描述了具有不常见形状的纤维。
“共轭纤维”指由至少两种聚合物形成的纤维，该聚合物布置在横跨纤维横截面基本恒定位置的不同区内，并且沿着纤维的长度连续延伸。共轭纤维在授予Kaneko等人的5108820号美国专利，授予Strack等人的5336552号美国专利和授予Pike等人的5382400号美国专利中教导。
“粘合梳理幅面料”指由经精梳或梳理单元输送的人造短纤维制成的幅面料，该单元分离或破开人造短纤维并且使其对准机器方向，以形成通常机器方向取向的纤维非织造幅面料。这种纤维通常成批购买，它们放置在开棉机/混料机中，或者清棉机中，从而由此在梳理单元之前分离纤维。一旦幅面料形成，然后通过一种或多种公知的粘合方法将其粘合。一个这种粘合方法是粉末粘合剂粘合，其中粉末粘合剂分布在整个幅面料上，然后通常通过用热空气加热幅面料和使粘合剂活化。
“个人护理产品”指尿布、训练裤、吸收内裤、成人失禁产品、游泳衣、绷带和女性卫生产品。
“女性卫生产品”指卫生巾或护垫，和内裤衬垫。
“剪切力”指通常平行于钩和环紧固系统的基底平面作用的力。
“剥离力”指通常垂直于钩和环紧固系统的基底平面作用的力。
试验方法和材料剥离试验剥离力值通过测量将钩和环紧固系统剥离开所需的力，并且可根据在1991年9月15日被认可并且在1991年11月发表的标准程序ASTMD5170确定；下面是细节。将被测环材料切成矩形，76mm(3英寸)乘152mm(6英寸)，同时在横截机器方向上尺寸较长。环材料放置到轧制机的夹板下面。钩材料放置在环材料的顶上，并且通过用2kg辊的轧制机连接。合适的轧制机是零件号码HR-100，该产品可从俄亥俄州Mentor的Chemsultants International获得。在紧固件元件的接合期间，辊沿着样品的横向“宽度”方向上在试验样品上滚动翻转一周。另外，省却了最初用手剥离以“升高环”。在钩和环合适连接后，将组合物放置在试验设备中，该试验设备是具有102mm(4英寸)涂橡胶的夹具面的Instron Model2712-004张力试验仪(Instron公司，Canton MA 02021)。环的基部插入上夹具中，并且环在下夹具中，以这种方式夹具的相互离开移动将导致两种材料的剥离。移去松弛部分，并且开动机器。用500mm/min的十字头速度和76mm的标距长度设置试验仪。从10mm开始到46mm结束并且以克为单位进行测量。所报告的剥离试验结果值是使用MTS TESTWORKS软件计算2％的最大标准的最大载荷值。另外，剥离力值标准化为以试验样品上的每单位长度的紧固件元件“宽度”尺寸的力为单位，例如克/英寸或克/厘米，来规定。MTS TESTWORKS软件可从在MN，EdenPrairie有办事处的企业MTS系统公司获得。
剪切试验剪切力值测量钩和环怎样更好地抵抗面内剪切力以保持接合，并且可根据在1991年9月15日被认可并且在1991年11月发表的标准程序ASTMD5169确定；下面是细节。除了仅将非印刷的环材料切成在机器方向上25mm(1英寸)乘以横截机器方向上152mm(6英寸)，以与剥离试验相同的方式制备材料。在轧制机使钩和环材料如上所述相互接合后，将它们移去并且放置到Instron Model2712-004张力试验仪中，钩在上夹具中，而环在下夹具中，以这种方式夹具的相互离开移动将不会导致两种材料的剥离。移去松弛部分，并且开动机器。用500mm/min的十字头速度和76mm的标距长度设置试验仪。从10mm开始到46mm结束并且以克为单位进行测量。剪切力值标准化为以每试验样品单位面积的力为单位，例如克一力/平方英寸(或者gmf/cm2)。
材料厚度测量(厚度)材料的厚度测量是厚度测量，并且用Starret型松密度测试仪在0.05psi下测量，测量值以毫米为单位。
密度通过在68.9帕斯卡下将以克/平方米(gsm)计的每单位样品面积的重量除以以毫米(mm)计的样品松密度，并且将结果乘以0.001，以转换成克/立方米(g/cc)的值，计算材料密度。求总共三个样品的值并且平均，得到密度值。
发明的详细描述个人护理产品包括这样的物品例如尿布、训练裤、女性卫生产品例如卫生巾、内裤衬垫和卫生棉条、失禁衣服和装置、游泳衣、绷带和类似物。这种制品的最基本设计典型地包括体侧衬里、外覆层以及位于体侧衬里和外覆层之间的吸收芯。还需要一些连接装置以便将产品保持就位。可选的层包括液体传输和分配层。
体侧层有时指体侧衬里或顶片。在制品的厚度方向上，衬里材料是贴靠着穿用者的皮肤的层，这样第一层接触穿用者的液体或其它渗出物。衬垫还用来将穿用者的皮肤与吸收结构内存留的液体隔离，并且应柔顺、柔软感觉并且无刺激。
体侧衬里可用选定数量的表面活性剂或其他加工进行表面处理，以便给予所需水平的湿润性和亲水性。如果使用表面活性剂，它可以在积淀在下一层之前，通过任何传统的方式，例如喷洒、涂刷或类似方式，内部粘合或者施加到该层上。
流体滞留或吸收芯层必须以受控的方式吸收来自邻接体侧层的液体，这样液体可存储避免接触身体。滞留材料通常包括粘合剂、合成纤维和天然纤维。个人护理产品的层中的任一层可选择地包含超强吸收剂，流体滞留层是最合理的包含这种成分的层。
衣服的侧衬里层，也指底片或外覆层是离穿用者最远的层。外覆层用来防止容留在吸收结构内的身体渗出物弄湿或弄脏穿用者的衣服、被褥或接触个人护理产品的其他材料。外覆层传统上由薄热塑膜例如聚乙烯膜形成，它基本不透液但可选择由可透水蒸气或气体的微孔“可透气的”材料构成，该材料可透水蒸气或气体而基本不透液。
可选的液体传输层，也指涌浪层，最典型地夹置在体侧衬里和另一层例如液体分配或吸收芯层之间，并且与它们紧密的、液体连通的接触。流体传输或涌浪层允许流体经其本身通常在Z方向上运动，即离开体侧并且朝向衣服侧运动。
可选的分配层可叠加在液体滞留层上(向着穿用者)，并且必须能够将液体从最初积淀点移动到所需的存储处。因此，流体分配层除了允许流体经其本身在Z方向上移动外，还可在X和Y方向上移动。必须以可接受的速率进行分配，这样目标污损区、通常是裆部区域，为下一次污损做好准备。污损之间的时间可从几分钟到几小时范围，通常取决于穿用者的年龄和该个人护理产品。
该可透气的外覆层是本方法的实例，该方法在以前使用以便增加空气进入产品的能力。可透气外覆层允许空气经过，并且，在弯曲试验中，可提供根据常用的ASTM渗透试验所测量的良好的空气流率。在可透气外覆层允许空气流过的同时，实际上的使用中无法保证气流经过产品并且一直到皮肤，因为本方法是完全被动的。通过避免唯一的依赖被动空气进入，而是迫使或者抽取空气进入产品内和皮肤和产品之间的区域，动态气流供送弥补了这一情况。
各种连接装置已用来使个人护理产品在穿用者身上保持就位。例如已经使用无需单独连接装置的粘合带、机械系统和套穿衣服设计。油和粉末污染连接装置例如机械紧固系统少于污染粘合带紧固系统。另外，机械紧固系统可容易地再用。例如，所有这些特征应用于用于婴儿的一次性尿布时，提供优点。而且，可再紧固的机械紧固系统提供这样的优点，即可检查婴儿，以查看在穿用期间是否发生一次性尿布被弄脏的情况。
机械紧固系统典型地使用两个元件——凸(钩)元件和凹(环)元件。钩元件通常包括锚固在或连接于基部材料的若干半刚度的、钩形部件。环元件通常包括由若干直立的环突起构成的背衬材料。钩元件的钩形部件设计成与环材料的环接合，因此形成两个元件的钩和环部件之间的机械粘合。
紧固系统的环元件典型地放置在衣服的身体侧上，并且紧固系统的环元件放置在弹性的带子或“耳”上。例如，5664302号美国专利描述了钩和环紧固件，其中基片设于环材料下，该基片是弹性材料片。钩紧固材料和制造这种钩紧固材料的方法在5326415,5318741,5230851,5058247和5116567号美国专利中公开。钩和环紧固件所用的钩的实例可在转让给荷兰的Velcro Industries BV的4984339号美国专利中找到。合适的环材料的实例可在转让给Kimberly-Clark Worldwide公司的5858515号美国专利中找到。
图3显示出典型的个人护理产品，在这种情况下是一次性尿布20，该尿布具有一个前部21和一个后部24。前部21上有一个在“平台区”或与“耳”25上的钩元件23连接的区域中的环元件22，该耳25与后部24连接或成为后部24的整体的一部分。“一次性尿布”是打算并且按婴儿穿用比例制作的特殊的个人护理产品。在此提供作为参考，一次性尿布的一些实例在5151092号美国专利，5242436号美国专利和3860003号美国专利中描述，这些专利的所有内容在此提供作为参考。
钩最好由硬的弹性材料形成，这样穿用者或照看者可容易地抓住钩以便分开紧固系统，这样钩将弹开并且恢复而不失效。弹性使钩在由于例如相配的互锁材料分离因而变弯后能恢复其弯曲结构。
术语“弹性”不仅指钩而且指背衬材料和背衬结构。背衬材料是钩的基部连接的材料，并且通常与形成钩的材料相同。背衬结构指钩和/或环的背衬材料以及任何底层材料的组合，也指其结构。
早先的调查者已经发现，包括具有弹性的凹入背衬结构的互锁紧固元件的吸收制品也适合保持紧固系统的合适连接，并且这种系统在5722968号美国专利中描述，其全部内容在此提供作为参考。本专利教授弹性外形互锁紧固元件的边缘和角部不与穿用者的身体成切线突起，切线突起在传统的平互锁紧固元件的情况下会发生，并且导致外形互锁紧固元件的边缘和角部深深地刺入相配的互锁材料中。这种深深刺入确保经过衣服紧固系统的衣服或其他材料不太可能在突起的边缘和角部上划破。对少部分人来说这是一个特别显著的问题，身体曲线的角度比不苗条的人更大。
发明人惊奇地发现与5722968号美国专利中教导的相反，紧固元件形状即凸起形状提供更优良的抗剥离力。
本发明的凸起形状在照片中可清晰看见，如图1，这种情况显示出单独的钩和钩元件的清晰弯曲。图4是钩元件1的横截面图，该钩元件1是凸起形状并且下置弹性材料2，该弹性材料2又以某种方式与背衬3连接。背衬3可以是，例如，如图3所示的耳。在钩下方有弹性材料的本实施例如图8中所示，其中钩在弹性材料的两侧上与环连接，并且图9中钩元件与环元件部分不连。
图5显示出一种钩元件1，该钩元件以这样的方式折叠或打褶，以便升高到背衬3的平表面外而无需弹性衬底层。在图5的结构中，中空或空穴区4设于钩元件1下。在钩下有中空或空穴区的另一实施例如图7所示。图6是图4的变型，其中在钩元件1中衬底层5上形成多个凸起，该凸起可以是弹性材料或凹的，以与单一凸起相同的方式形成。
如前所述，钩元件可放置在个人护理产品的耳、带或本体上。因此，环也可以在个人护理产品的耳、带或本体上。在替代实施例中，例如，可以与图4所示相似的方式将弹性材料设于环下，同时相对平坦的材料可设于钩下。环材料也可替代地打褶，这样形成多个凸起，并且以与图5所示相同的方式将空穴或中空区设于环下。环的刚度可受褶皱的幅度和频率控制。
通过控制背衬结构的构造，可增强弹性互锁紧固元件保持其结构的能力。互锁紧固元件的背衬结构最好由具有足够记忆特性的结构或材料形成，以便背衬结构在辅助紧固元件重复接合和分开的循环之后，能基本回复到其初始结构。因为弹性互锁紧固元件最好在连接带或耳上结合，所以弹性互锁紧固元件应保持其弯曲以便在使用期间维持效率。出于舒适和性能的考虑，吸收制品通常由柔软元件构成，这样它们可与穿用者的身体保持一致。另外，紧固系统的环，该环或者形成衣服的整体部分或者是连接到衣服的分离元件，最好包含一个通常柔软材料。结果，环趋于与穿用者的形状一致，并且增强舒适性，然而，本发明不仅限于仅有环材料是最靠近穿用者身体的实施例。
包括许多单独的钩或“叉”的环元件可具有这种在不同方向对准的单独的钩，即不限制钩面向各个方向。图2，事实上，显示出两个方向定位的钩。单独的钩可布置在机器方向、横截方向或两者间的任何角度上。当单独的钩的理论布置是几乎无尽的，实际上它们仅以少数方式布置；都在一个方向上或在两个方向上各占一半。应该注意，单独的钩放置的这些特殊性依赖于研究者的最终用途和目的，并且不可能在这里尽述。然而，这在本领域的技术人员的理解和能力范围内，而不会不适当地实践。本发明实现了钩结构，由于弹性背衬结构响应穿用者的移动和个人护理产品上的剪切力，因此弹性背衬结构的移动导致钩相互面向或背离移动。
为了确定由于本发明导致强度的增加量，根据所述试验方法中所描述的剥离和剪切试验测试各种结构。这些结构是(1)平坦的对比材料；(2)圆形海绵橡胶芯；(3)“D”形海绵橡胶芯；和(4)双“D”形海绵橡胶芯。结果如下表所示。
表材料最大负载剥离力，最大负载剪切力，gm/2英寸宽度gm/in21 445 21152 566 23883 575 30254 546 3384发明人发现，从表中的结果可见，钩和环紧固件中至少一个元件是弹性材料的凸起，或者设于其下的中空区，与没有弹性材料或中空衬底层的类似钩材料相比，钩和环紧固件的剥离强度至少高20％。另外，剪切强度也更大并且可以高50％或更大。表中的值也指出与例如编号2所述的较低弹性的材料相比，如编号3和4所述的较高弹性的材料剪切强度增加更多。根据本发明的钩和环系统的强度也比使用中空钩紧固件的机械紧固件更高。本发明人相信这种高强性源于钩和环紧固件材料的倒圆的取向。相信在设置处于剥离力下的钩和环紧固件系统时，元件相互接合得更强，因为一个元件随着强加的剥离力而向上旋转。
材料被撕开时剥离力和剪切力达到试验期间的峰值。达到峰值后，将片撕开所需的张力减少，当片完全分离时最后达到零。然而，在多于一个凸起的实施例中，在对应于第一凸起的峰值后，力趋于下降，并且为第二凸起而再次升高达到峰值，并且下降。将多个凸起放置到钩和环系统的部件下将导致材料撕开所需的多个峰值力。这些凸起的合适尺寸和间隔可导致需要更均匀力以便分开这些部分，因为峰值之间的峰谷可达到最小。
对本领域的技术人员而言，本发明的改型和变化可认为是在本领域的普通技术人员的能力范围内。本发明人认为这种改型和变化是在本发明的范围内。
还应注意，这里所提及的任何专利、应用或公开物的全部内容在此提供作为参考。
权利要求
1.一种钩和环连接装置，该装置包括一个钩部分和一个环部分，其特征在于，所述部分的至少其中之一具有至少一个凸起部分。
2.如权利要求1所述的钩和环连接装置，其特征在于，弹性材料设于所述凸起部分这之下。
3.如权利要求1所述的钩和环连接装置，其特征在于，空穴设于所述凸起部分下。
4.如权利要求1所述的钩和环连接装置，其特征在于，所述连接装置具有比缺少凸起部分的连接装置大至少20％的峰值剥离力。
5.如权利要求1所述的钩和环连接装置，其特征在于，所述装置具有两个凸起部分。
6.一种个人护理产品，该产品包括如权利要求1所述的钩和环连接装置。
7.如权利要求6所述的个人护理产品，其特征在于，该产品是尿布。
8.如权利要求6所述的个人护理产品，其特征在于，该产品是训练裤。
9.如权利要求6所述的个人护理产品，其特征在于，该产品是失禁产品。
10.如权利要求6所述的个人护理产品，其特征在于，该产品是绷带。
11.如权利要求6所述的个人护理产品，其特征在于，该产品是和女性卫生产品。
12.如权利要求3所述的钩和环连接装置，其特征在于，所述中空区由褶皱形成。
13.如权利要求3所述的钩和环连接装置，其特征在于，所述连接装置具有比缺少凸起部分的连接装置大至少20％的峰值剥离力。
14.如权利要求3所述的钩和环连接装置，其特征在于，该装置具有两个凸起部分。
15.一种个人护理产品，该产品包括如权利要求3所述的钩和环连接装置。
16.如权利要求15所述的个人护理产品，其特征在于，该产品是尿布。
17.如权利要求15所述的个人护理产品，其特征在于，该产品是训练裤。
18.如权利要求15所述的个人护理产品，其特征在于，该产品是失禁产品。
19.如权利要求15所述的个人护理产品，其特征在于，该产品是绷带。
20.如权利要求15所述的个人护理产品，其特征在于该产品是和女性卫生产品。
21.一种个人护理产品，该产品包括钩和环连接装置，其特征在于，所述连接装置具有比缺少凸起部分的连接装置大至少20％的峰值剥离力，和至少大50％的峰值剪切力。
全文摘要
一种钩和环连接装置,该装置由钩部分和环部分构成,其中环和/或钩部分是凸起,并且下设有弹性材料或中空区。钩和环连接装置在个人护理产品的连接中很有用。
文档编号A61F13/00GK1320020SQ99811443
公开日2001年10月31日 申请日期1999年9月24日 优先权日1998年9月28日
发明者T·R·马丁, R·J·施米德特 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司