弹性复合片及其制造方法

专利名称：弹性复合片及其制造方法
技术领域：
本发明涉及弹性复合片及其制造方法，和更具体地，它涉及通过如下方式获得的弹性复合片使具有低延伸性的现有非织造织物承受提供延伸性的加工如打褶加工以增加现有非织造织物的延伸性和将热塑性弹性体粘合到非织造织物上，和涉及制备该弹性复合片的方法。
此外，本申请人等已经在日本未审查申请公开Nos.174764/96和222759/99中公开了采用单向拉伸非织造织物的弹性复合片。
然而，近年来，例如，一次性尿布已经要求具有高质量但在低价格下具有高的生产率，和因此，对于常规技术变得困难，其中将伸长状态的弹性体与非织造织物部分粘合以满足上述要求。另外，由于弹性体具有差的成形性和价格较高，现有弹性体产品如弹性体网的使用使得难以获得低价格弹性复合片。
本发明的目的是提供一种弹性复合片及其制造方法，所述弹性复合片能够通过使用更少弹性体和采用更简单工艺制造，除了低制造成本和高生产率以外，还具有高质量。
为达到上述目的，根据本发明的弹性复合片包括含有非弹性纤维的可延伸非织造织物，该非织造织物承受了提供延伸性的加工并且在至少一个方向上具有等于或大于100％的伸长率；和在其中可延伸非织造织物的伸长率等于或大于100％的方向上含有方向性图案的并粘合到所述可延伸非织造织物上的热塑性弹性体层。
含有上述图案的热塑性弹性体层可以是多个包括热塑性弹性体和在可延伸非织造织物的伸长率等于或大于100％的方向上排列的多个条或包括热塑性弹性体的网。具体地，当热塑性弹性体层由网形成时，网可优选由如下组成在可延伸非织造织物的伸长率等于或大于100％的方向上有伸长的空隙的膜；非织造织物，其中纤维以该可延伸非织造织物的伸长率等于或大于100％的方向排列；或在下述情况下损失复原力的网在该可延伸非织造织物的伸长率等于或大于100％的方向上被延伸的状态下，将网保持在等于或高于该热塑性弹性体的开始流动温度的温度下。应当理解网表示在本说明书的描述中的通用片状材料。
根据本发明的弹性复合片，由于热塑性弹性体层在可延伸非织造织物的伸长率等于或大于100％的方向上有方向性图案，并与可延伸非织造织物粘合，尽管减少了弹性体的量，该复合片仍可有效地显示它的弹性。弹性体使用量的减少不仅仅有益于降低制造成本也保证弹性复合片的轻质，这样会对要求由轻质材料组成的一次性尿布和衣服带来极大的优势。此外，向其施加提供延伸性的加工之后的可延伸非织造织物可包括在市售大量生产的非织造织物中，因此可以通过考虑这样织物的性能和成本而从现有各种非织造织物中选择一些。
本发明弹性复合片的制造方法，包括如下步骤通过将包括非弹性纤维的原非织造织物进行提供延伸性的加工，形成在至少一个方向上伸长率等于或大于100％的可延伸非织造织物；和在该可延伸非织造织物的伸长率等于或大于100％的方向上以有方向性的图案将可延伸织造物与热塑性弹性体层粘合。
根据本发明弹性复合片的制造方法，可以简单地采用减少量的弹性体制造能够有效地显示弹性的弹性复合片。
由于热塑性弹性体的成形性较差，由热塑性弹性体制成的条形热塑性弹性体形成层是最简单和稳定的制造方法。此外，热塑性弹性体层可由非织造织物的膜或网等构成。在这样的情况下，网应当在可延伸非织造织物的伸长率等于或大于100％的方向上保持在延伸状态下，和应当优选保持在等于或高于该热塑性弹性体的开始流动温度的温度下直到已经损失网的复原力。当延伸网时，降低网的厚度，可以增加它的手感和柔软性。此外，当延伸网时，可以降低它的厚度，因此在被延伸之前的网可以是厚的。在此方面，由于热塑性弹性体难以制成均匀的薄网，厚的热塑性弹性体网更容易制造。
在本发明中，术语“纵向”，它用于解释复合片的弹性方向和纤维的拉伸方向，表示这样的方向其中，在非织造织物的制造或非织造物与弹性体的粘合期间，该织物经过机械加工，即送入织物。术语“横向”表示垂直于纵向的方向，即相应于非织造织物纬向的方向。
此外，术语“非弹性纤维”表示常规纤维，它并不显示如由弹性体显示的任何橡胶弹性。
术语“纤维”表示广义上的纤维，包括短纤维和连续长丝。
术语“原非织造织物”表示是粗制织物材料的非织造织物，当将它进行提供延伸性的加工时形成为可延伸非织造织物。
此外，术语“热塑性弹性体”表示这样的材料，它通过加热到具有流动性时软化，但在室温左右显示橡胶弹性。
图2是说明适于制造

图1所示弹性复合片的弹性复合片制造设备的例子的构成的侧视图。
图3是图2所示弹性复合片制造设备的俯视图。
图4是说明另一用于制造在纵向上伸长率等于或大于100％的可延伸非织造织物的设备实例的简要构成图。
图5是说明另一用于制造在纵向上伸长率等于或大于100％的可延伸非织造织物的设备实例的简要构成图。
图6是根据本发明第二实施方案，要求在横向上具有弹性的弹性复合片的俯视图。
图7是说明适于制造图6所示弹性复合片的弹性复合片制造设备的例子的简要构成的侧视图。
图8是用于图7所示设备的齿辊的正视图。
图9是说明用于制造在横向上伸长率等于或大于100％的可延伸非织造织物的设备另外例子的简要构成透视图。
图10是根据本发明第三实施方案的弹性复合片的俯视图。
图11a和11b是用于解释如图10所示网状膜的制造方法的例子。
图12是要求在纵向上具有延伸性的弹性复合片的仍然另外例子的俯视图。
如图1所示的弹性复合片10具有这样的构成，向在纵向上伸长率等于或大于100％的可延伸非织造织物11的一个表面上，粘合多个包括热塑性弹性体的条12。将条12布置成在可延伸非织造织物11的横向上彼此分隔，并在相应于可延伸非织造织物11的拉伸方向的纵向上排列。
可延伸非织造织物11由在纵向上将含非弹性纤维的原非织造织物进行提供延伸性的加工而构成，因此它可在伸长率等于或大于100％的纵向上伸长。作为非弹性纤维，可以使用如下的任何纤维由合成纤维用聚合物如常规聚丙烯、聚酰胺、和聚酯组成的纤维，由天然纤维如棉和丝组成的纤维，和由半合成纤维如人造丝和乙酸酯组成的纤维。
用作原非织造织物的非织造织物不仅仅可以包括在广义上的纺粘非织造织物，如市售纺粘非织造织物、熔体喷射非织造织物和瞬时纺丝非织造织物，也包括化学粘合非织造织物、热粘合非织造织物、湿无纺织物、干无纺织物和长丝非织造织物如交叉层压非织造织物，如在日本公开审查专利申请No.36948/91中公开的那些。
许多这种非织造织物已经大量生产和销售，和因此它们容易以低价格获得。此外，关于这些织物的厚度，有从薄到更厚织物同时具有各种功能的各种类型织物，和因此可以选择它们的一些用于使用。然而，这些原非织造织物通常伸长率较小或尽管具有伸长率但它的延伸应力较大，因此即使将原非织造织物与弹性材料如弹性体粘合，也不能用作弹性复合材料。
因此，将提供延伸性的加工施加到这样的原非织造织物上以获得可延伸非织造织物11，和将获得的织物与热塑性弹性体粘合。因此，可以简单地在低价格下制造高性能弹性复合片10。此外，由于条12彼此分隔布置，可延伸非织造织物11自身具有的透气性不受到损害。
提供延伸性的加工可以是各种物理或化学加工如软化加工、打褶加工、收缩加工、和缩绒加工，分别将它们施加到原非织造织物上以允许原非织造织物具有合适的疏松和柔韧性，因此原非织物织物的伸长率可等于或大于100％。
软化加工不仅仅可包括在狭义上的软化加工，它是将软化剂涂敷于非织造织物，也包括通过采用物理措施，用于获得具有大伸长率的柔软非织造织物，但它不允许可观察到褶皱的形成，例如，防收缩加工如防缩加工，和压花加工。
打褶加工包括折叠加工，和提供含有许多规则或不规则小波纹、褶皱或折叠的织物，以向织物提供延伸性。在横向上打褶以增加纵向伸长率的方法的例子可以是机械防收缩加工，如防缩加工(参见U.S.专利No.2,324,245)和宽填料箱(参见日本专利特许公开No.41742/93)，采用在造纸工业中制造皱纸方法的加工，和采用含有多个轴向凹槽的一对配合辊以提供在纵向上含有褶皱的织物。此外，可以通过合适地设计压花的图案有可能获得在纵向或横向具有弹性的非织造织物。在以上所列加工的任何一种中，由于它们能够生产褶皱，这样的加工可以包括在本申请说明书中提及的打褶加工中。
收缩加工应当理解为用于物理或化学收缩织物的加工，和包括用于缠绕织物的加工，它通常称为缩绒加工。收缩加工也与上述软化加工一样有些是常规方法。在纵向或横向物理收缩织物的方法可以是，例如，如在日本未审专利申请公开No.57620/94中公开的方法。
由应用上述提供延伸性的加工获得的可延伸非织造织物，在它的纵向、横向、或对角线方向的各种方向之一中，或在多个方向上具有延伸性。此织物的伸长率在至少一个方向上等于或大于100％，优选150％，和最优选200％。尽管并不具体限定可延伸非织造织物的伸长率的上限，从适应于实际弹性复合片的观点来看，可使用伸长率至多为1000％的可延伸非织造织物。当可延伸非织造织物在至少一个方向上的伸长率等于或大于100％时，试验确认包括可延伸非织造织物和弹性体的复合片可显示这样的弹性即使在上述一个方向上施加等于或大于200％的伸长率之后，该复合片仍能够重复弹性恢复。按照JIS-L1085(日本工业标准)测量伸长率。即，将5cm宽度的矩形样品在紧握位置之间10cm的间距紧握，和在每一分钟30cm的速度下延伸。然后，当破碎样品时测量在紧握位置之间的间距，和以该测量结果与延伸之前间距数量的比率“％”为伸长率。
另一方面，条12包括热塑性弹性体，通过加热将熔融的状态下的热塑性弹性体应用于可延伸非织造织物11上，其后冷却到室温，使得它粘合到可延伸非织造织物11上。
使用热塑性弹性体是由于可在后者成形的同时粘合到非织造织物上，以允许通过简单的制造步骤制造复合片，和结果是可以获得便宜的复合片。作为热塑性弹性体，可以采用许多种类弹性体如聚烯烃弹性体、合成橡胶、聚酯弹性体、聚酰胺弹性体、和聚氨酯弹性体。在弹性体中，合成橡胶弹性体，即通过苯乙烯和烯烃共聚获得的弹性体，和聚氨酯弹性体可显示大放大率的弹性，和在承受弹性条件时它的应力较小。因此，两者可以是用于本发明的最优弹性体。
另外，如上所述，条12在可延伸非织造织物11的纵向上分布。因此，条12在可延伸非织造织物11的伸长率等于或大于100％的方向上可形成具有方向性的图案，结果是它可以在对弹性复合片10的目标弹性运动方向上提供弹性，同时降低弹性体的使用量。因此，能够有效地使用热塑性弹性体。
作为热塑性弹性体的图案，其中在条12中形成热塑性弹性体的图案是最优选的图案。通过在在对弹性复合片10的目标弹性运动方向上排列包括热塑性弹性体的条12，可以最有效地使用最小量的弹性体。
热塑性弹性体的成形性通常较差，和特别是，适于如一次性尿布的热塑性弹性体，其中重复显示等于或大于200％伸长率的弹性运动，成形性较差。因此，在条中形成热塑性弹性体，它是最简单的形式，适于稳定地在低价格下制造高质量复合片。除通常称为长丝的相对较细无头或准无头形式以外，“条”包括相对较粗的无头或准无头形式。通常地，长丝至多为几百特左右，但几千特的长丝也包括在本申请的说明书中。
其次，参见图2和3描述如图1所示弹性复合片10的制造方法的实施方案。
在图2和3中，将原非织造织物1先通过一对齿辊101a和101b。齿辊101a和101b分别具有许多凹凸物，它们交替地排列和形成在各齿辊101a和101b的整个圆周表面周围，以在平行于各自齿辊101a和101b的旋转轴的方向上延伸过整个区域，和将各自齿辊101a和101b的凹凸物排列以彼此配合。在图2中，为简洁的原因，仅说明一部分齿辊101a和101b的凹凸物。由于原非织造织物在齿辊101a和101b之间通过，在原非织造织物1上形成凹凸物，它们是齿辊101a和101b凹凸物的复制，产生凹凸状非织造织物1’。在本实施方案中，设计齿辊101a和101b凹凸物的节距和高度，使得获得的凹凸状非织造织物1’上出现凹凸的周期大约为1mm，相同凹凸物的深度大约为1mm。
随后，将凹凸状非织造织物1’经过打褶加工。在打褶加工中，通过使用一对加热圆筒体103a和103b，将其与橡胶压料辊102a和102b保持压挤接触，将加热和压挤效果施加到凹凸状非织造织物1’上以通过压力压扁凹凸状非织造织物1’的凹凸物。即，将凹凸状非织造织物1’收缩和在压料辊102a和加热圆筒体103a之间，在加热圆筒体103a和103b之间，和在加热圆筒体103b和压料辊102b之间压挤，在此压扁操作期间，将它与加热圆筒体103a和103b的圆周表面紧密接触以承受热处理。因此，形成在横向含有许多褶皱的凹凸状非织造织物1’，和在纵向上向其提供延伸性以变成可延伸非织造织物11。
当将非织造织物进行打褶加工时，由于非织造织物的复原力，形成的褶皱有时可能会逐渐消失。在此情况下，它变得难以制造具有稳定弹性的复合片。因此，通过采用如图2所示的设备，在打褶条件下，热处理非织造织物，使提供给非织造织物的褶皱可以保持稳定。
在此阶段，应当优选在等于或大于构成非织造织物的纤维的软化点温度下将非织造织物进行热处理。纤维的软化点依赖于在从纤维形成非织造织物的工艺期间纤维的分子取向如何，也依赖于在非织造织物形成期间纤维承受的热处理历史。例如，聚酯的软化点为100℃-250℃的温度范围，和聚丙烯的软化点为100℃-160℃的温度范围。因此，在这些温度范围之内，根据分子取向的提高和热历史选择最优温度。此外，在含有亲水性基团的聚合物如聚酰胺、聚乙烯醇、和纤维素聚合物的情况下，可能有利的是在潮湿和受热条件下进行热处理时，其中水分处于悬浮状态。
将这样获得的可延伸非织造织物11通过输送机(未示出)水平输送。在可延伸非织造织物11的水平输送期间，将在熔融状态的热塑性弹性体从布置在可延伸非织造织物11之上的许多单丝模具104的每一个挤出，使挤出的热塑性弹性体在固化之前达到可延伸非织造织物11。这样布置的单丝模具104以5mm间距横向排列，并可使多个热塑性弹性体的条12在可延伸非织造织物11上的形成，使得条12可以排列于该可延伸非织造织物11纵向上。
当条12在可延伸非织造织物11上形成时，在所述条12固化之前，将可延伸非织造织物11通过一对压料辊105a和105b轧面以被冷却。因此，将条12和可延伸非织造织物11整合成一个整体，因此而获得弹性复合片10。
尽管通过使用喷嘴将热塑性弹性体形成为条形是公知的，在本发明实施方案中，将热塑性弹性体变成条形的成形与非织造织物的提供延伸性的加工结合，和在条的成形工艺期间将固化之前的条推向非织造织物，使其在非织造织物上固化，以连接到非织造织物上或与非织造织物粘合，从而得到在纵向具有弹性的复合片。尽管热塑性弹性体被纺丝能力较差，通过采用上述简单设备相当容易地进行相对厚条的纺丝，并因此可以在高速度下和在良好的生产率下简单和安全地制造弹性复合片。此外，由于所述的条在本发明弹性复合片中沿弹性运动的纵向上排列，因此采用少量弹性体条即可显示纵向弹性特征。
在本发明实施方案中，通过采用如图2所示齿辊101a和101b的设备，在纵向上赋于弹性复合片延伸性。下面，描述用于形成在纵向具有延伸性的弹性复合片的另一种方法。
在图4所示设备带有无头橡胶带113，四个转向辊112a，112b，112c和112d，无头橡胶带113卷绕在其上，和压挤在橡胶带113外表面上，在两个转向辊112a和112b之间的加热圆筒体111。橡胶带113在转向辊112a的圆周表面上延伸，相对于其运行方向转向辊112a布置在加热圆筒体111的上游侧。
将原非织造织物1提供给延伸的橡胶带113，并使其保持紧密接触，和按照橡胶带113的运行方向提供给加热圆筒体111。由于橡胶带113在转向辊112a上延伸，当橡胶带113离开转向辊112a转移到加热圆筒体111时，橡胶带113会在它的运行方向，即纵向上收缩。因此，与延伸的橡胶带113紧密接触的原非织造织物1也在纵向上在加热圆筒体111上收缩。通过此纵向收缩和通过从加热圆筒体111传输的热量的热处理，可得到纵向上具有延伸性的可延伸非织造织物10。
在图5所示的设备有沿箭头指示方向上旋转的加热圆筒体121和沿加热圆筒体121圆周表面运行的循环片122，它由转向辊123导向。将原非织造织物1通过压料辊128轧面，和送入在加热圆筒体121和循环片122之间的缝隙。循环片122的运行速率小于通过压料辊128的原非织造织物1的进料速度。因此，重迭加入原非织造织物1的缝隙中，将原非织造织物1折叠，并采用这样的折叠状态，将原非织造织物1通过加热圆筒体121和循环片122挤压。使挤压的原非织造织物1由加热圆筒体121传输的热量进行热处理，由此获得在纵向上赋于了延伸性的可延伸非织造织物。(第二实施方案)在横向上的伸长率等于或大于100％的可延伸非织造织物21的一面上，粘合多个热塑性条22，构成在图6中所示的弹性复合片20。通过对包括非弹性纤维的非织造织物在横向上进行赋予提供延伸性的加工，可获得可延伸非织造织物21，因此它在横向上的延伸等于或大于100％的伸长率。条22排列于相应于可延伸非织造织物21的横向，同时在可延伸非织造织物21的纵向上互相间隔。
原非织造织物的种类，构成非织造织物的非弹性纤维的材料，用于提供延伸性的加工种类，提供延伸性的加工获得的可延伸非织造织物的伸长率范围，和构成条22的热塑性弹性体材料与第一实施方案的那些相同，因此，在此省略它们的描述。
其后，图7和8描述了本发明上述实施方案的复合片的制造方法的实施方案。
在图7中，将原非织造织物1首先通过一对齿辊201a和201b之间。如在图8中所示，齿辊201a和201b有多个凹凸物，凹凸物在平行于各自齿辊201a和201b的旋转轴的方向上交替排列，和在齿辊201a和201b的整个圆周表面上形成。齿辊201a和201b各自的凹凸物也互相配合地排列。当原非织造织物1通过齿辊201a和201b之间时，形成有从齿辊201a和201b复制的凹凸物的原非织造织物1，变成凹凸状原非织造织物2’。在本实施方案中，设定齿辊201a和201b凹凸物的节距和高度应使获得的凹凸状原非织造织物2’的循环大约为1mm，和深度大约为1mm。
随后将凹凸状原非织造织物2’进行打褶加工。打褶加工以一定的方式进行，使得一对加热圆筒体203a和203b分别与橡胶压料辊202a和202b压挤，加热和加压凹凸状原非织造织物2’，以通过压力压扁凹凸状原非织造织物2’的凹凸物。即，将凹凸状非织造织物2’挤压在压料辊202a和加热圆筒体203a之间、在加热圆筒体203a和203b之间、和在加热圆筒体203b和压料辊202b之间，并在此压扁操作期间，将它与加热圆筒体203a和203b的圆周表面紧密接触以承受热处理。选择用于热处理的温度以等于或高于构成非织造织物的纤维的软化点。因此，形成在纵向有许多褶皱的凹凸状非织造织物2’，使得在横向获得延伸性，和因此获得可延伸非织造织物21。
将这样获得的可延伸非织造织物21输送到用于将热塑性弹性体纺丝成为条形可延伸非织造织物21的弹性体纺丝机构。
如图7所示，弹性体纺丝机构有形成圆筒形可延伸非织造织物21的成形单元211，用于将热塑性弹性体纺织到由成形单元211形成的圆筒形可延伸非织造织物21内表面上的弹性体纺丝单元215，和展开单元212，用于将热塑性弹性体纺丝得到的圆筒状可延伸非织造织物21展开成为平面织物。
成形单元211连续地将平面形可延伸非织造织物21成形为圆筒形，即它是具有执行成形功能的单元。此类成形系统一般在用于柔性包装的成形机中使用，和该系统通常称为船员成形机或仅称为成形机，这是由于它的外形相似于海军装的衣领。
展开单元212实际上是由成形单元211上侧向下反转而安装的单元，因此当可延伸非织造织物21沿相反于织物通过成形单元211的通道通过展开单元212时，将圆筒形可延伸非织造织物21展开为平面形织物。展开单元212可以是任何类型具有展开功能的单元。例如，可以利用这样的展开系统，该系统采用一般用于展开由吹膜成形获得的圆筒形膜的三角形框架。
将成形单元211和展开单元212布置成垂直分隔，和将导向圆筒体213布置在成形单元211和展开单元212之间，用于导引圆筒形可延伸非织造织物21。因此，已经通过成形单元211的可延伸非织造织物21，由此导向圆筒体213的内壁面导引。
弹性体纺丝单元215有排列成可围绕基本垂直轴旋转的纺丝头217。纺丝头217在旋转轴216的低端整体式提供，旋转轴以支撑轴224的外圆周为枢轴旋转，以与这样的支撑轴224同轴，将它固定到此设备的框架22上。喷丝头217配置在导向圆筒213内侧。
在旋转轴216的最上端有滑轮219。从未画出的旋转驱动源将旋转运动通过带220传递到滑轮219上，使得旋转轴216沿支撑轴224旋转。在此实施方案中，尽管采用滑轮驱动系统使纺丝头217拆装和清洁更容易，但如果支撑轴224直接连接到旋转驱动源上，会提供更简单的驱动构造。
纺丝头217是上端面有环形开口217a和在它的下端面是封闭的中空圆筒形元件。纺丝头217的外圆周壁有与纺线头217内中空部分和它的外部互通的喷嘴217b。在此实施方案中，尽管显示纺丝头217具有圆筒体结构，但纺丝头217可以是能够通过使用离心力纺丝弹性体的任何构造，因此它可以是下述构造飞机螺旋浆形的元件、或具有三角形横截面的中空形状物、三角形、或十字形，和在重力中心附近旋转以将弹性体从元件的外圆周表面纺丝。此外，纺丝头可以多角形柱状元件成形。然而，在其旋转期间，在纺丝头附近空气湍流的产生会破坏纺丝条件的稳定性，因此，采用圆筒形是优选的。
此外，尽管显示纺丝头217的构造是在它的上端有开口217a，如果熔融弹性体分散到大气中不是所需的，它可以紧密封闭的结构构成。在此情况下，可以考虑支撑轴224按有内管和外管的双轴结构构成，在两者之间将熔融弹性体提供给纺丝头，旋转驱动由位于内管中的传递轴实现。形成的喷嘴217a的数目可以是多个，以与后述弹性体条的排列的节距一致。
在纺丝头217之上，布置端部(下端)与上端开口217a内部接触的供料管218。供料管218连接到挤出机或齿轮泵(未示出)上，和将弹性体通过此供料管以熔融态或作为浓掺杂物送到纺丝头217。纺丝头217有加热器221和222，分别布置在它的上部和下部，和当纺丝头217由这些加热器221和222加热时，在纺丝头内弹性体的温度保持在适于从喷嘴217b纺丝的温度。
现在描述此弹性体纺丝系统的操作。如上所述，将片状可延伸非织造织物21通过成形单元211成形为圆筒形状物，和沿导引圆筒体213的内壁面向下输送。换言之，将已经成形为圆筒形状物的可延伸非织造织物21在这样导引圆筒体223内部沿导引圆筒体223的轴移动。
此时，纺丝头旋转同时将为熔融状态的热塑性弹性体从供料管218送入纺丝头217，使得送入纺丝头217的热塑性弹性体离心纺丝。结果是，在它固化之前，纺丝的热塑性弹性体到达可延伸非织造织物21的内圆周面上，然后在可延伸非织造织物21上固化，因此与可延伸非织造织物21粘合。
因此，通过使用离心力由于纺丝头217的旋转，热塑性弹性体的纺丝使热塑性弹性体沿导引圆筒体213的圆周方向到达可延伸非织造织物21的内圆周面。同样，在此工艺期间，由于可延伸非织造织物21向下输送，热塑性弹性体螺旋地与可延伸非织造织物21的内圆周面粘合。
其后，可延伸非织造织物21通过展开单元212 被展开为片形，以变成由可延伸非织造织物21和热塑性弹性体组成的弹性复合片。通过可延伸非织造织物21进料速度和纺丝头217的旋转速度的合适设定，热塑性弹性体以条在大约垂直于可延伸非织造织物21的宽度方向上排列，从而可以获得能够在宽度方向上为较大弹性的弹性复合片20。
由于热塑性弹性体连续纺丝到可延伸非织造织物21上，必须垂直分割可延伸非织造织物21用于展开圆筒形可延伸非织造织物21的目的。因此，为分割可延伸非织造织物21，热塑性弹性体已经纺丝到其上，在相应于可延伸非织造织物21进料方向的方向上，用于分割可延伸非织造织物21的切刀(未示出)装在纺丝头217和展开单元212之间。将可延伸非织造织物21由切刀分割，通过展开单元212展开为平面形。
将已经展开同时通过展开单元212的弹性复合片20，通过配对辊筒226卷绕在卷绕辊226上。
因此，通过将可延伸非织造织物21成形为圆筒形，和将热塑性弹性体通过纺丝头217纺丝到它的内圆周面上以使它粘合到可延伸非织造织物21上，热塑性弹性体能够简单和快速地形成条。此外，将热塑性弹性体的条在相应于其中弹性复合片20弹性的方向的横向上排列，因此尽管只有少量的弹性体，也可以有效地显示横向弹性性能。此外，由于此弹性复合片20由粘合可延伸非织造织物21和热塑性弹性体构成，即使可延伸非织造织物21的基础重量较小，它的弹性性能并不恶化，因此也可以降低可延伸非织造织物21的需求量。
在如图7所示的实施方案中，所示的情况是其中将已经通过成形单元211的可延伸非织造织物21立即送入导引圆筒体213。当将网成形为圆筒体形状物时，通常提供设备，用于在成形单元211和导引圆筒体213之间热密封网的相对端。然而，在本实施方案中，非织造织物变成圆筒形状物的成形并不是目标，和因此这样的密封设备并不是必须的。
在本实施方案中，可延伸非织造织物21的宽度和导引圆筒体213的内圆周长度应当理想地互相对应。然而，实际上，由于可延伸非织造织物21端部的不规则或可延伸非织造织物21的曲折，非常难以达到两者的完全对应。因此，需要使可延伸非织造织物21的宽度大于导引圆筒体213的内圆周面长度。这是由于如果可延伸非织造织物21的宽度不足，留在导引加圆筒体内部的可延伸非织造织物21的相对端之间显现缝隙。在缝隙部分中，热塑性弹性体会直接依导引圆筒体213纺丝，以不动地固定到这部分上。因此，热塑性弹性体不动地固定到其上的部分和热塑性弹性体纺丝到其上的可延伸非织造织物21部分会彼此拉动，因此会阻止可延伸非织造织物21的进料。
此外，作为弹性体的性能，在连接到可延伸非织造织物21之后的纺丝弹性体由离心力产生的拉伸力通过延伸释放，结果是，这样的纺丝弹性体具有在条的方向上收缩可延伸非织造织物21的功能。因此，即使将可延伸非织造织物21的宽度和导引圆筒体213的内圆周长度彼此对应，上述收缩作用在导引圆筒体213下部引起可延伸非织造织物21宽度的减小，并因此在可延伸非织造织物21和导引圆筒体213之间产生缝隙。由于上述原因，实际上使可延伸非织造织物21的宽度大于导引圆筒体213的内圆周长度。
当展开弹性复合片20时，可以使用多个切刀用于将织物分割成多个复合片。在此情况下，展开单元可以由更简单的机构，例如多个成套转向辊替代。这样有利于机构可以相当简化，只要没有获得的各个复合片的宽度会变窄的问题。另一方面，当它静置时，可以将采用热塑性弹性体纺丝的圆筒形可延伸非织造织物变平，这样可以获得热塑性弹性体的条由可延伸非织造织物夹心的弹性复合片。在后者情况下，图7中所示设备中的展开单元212不是必须的。
在本实施方案中，通过使用在图7中所示的齿辊201a和201b，形成在横向具有延伸性的可延伸非织造织物。以下描述了生产在横向上具有延伸性的可延伸非织造织物的其它方法。
在图9中所示的设备是提供延伸性的加工设备230，它在横向上向原非织造织物提供延伸性，所述原非织造织物通过在织物上纵向形成凹凸物初步成为圆筒形。提供延伸性的加工设备230含有圆筒体231，圆筒形成形的原非织造织物通过它，和该设备还包括位于此圆筒体231外部的真空腔室。
形成圆筒体231，在它的内圆周面上，有许多沿圆筒体231轴延伸的凹槽231a。各自的凹槽231a由多个沿凹槽231a布置的小孔231b形成和与真空腔室232互通。真空腔室232通过软管连接到真空鼓风机(未示出)上。通过真空鼓风机的驱动，将在真空腔室232中占优势的压力变成负压，和将空气通过小孔231b吸入真空腔室232。
当将初步形成圆筒形的原非织造织物导引入圆筒体231的内部时，通过小孔231b空气的抽吸，将原非织造织物与圆筒体231的内圆周面紧密接触。由于圆筒体231的内圆周面有在其中形成的凹槽231a，随着原非织造织物沿圆筒体231轴的移动，形成具有从凹槽231a复制的凹凸物的原非织造织物。由此将原非织造织物变成了在横向上提供延伸性的可延伸非织造织物。在此连接中，应当需要将圆筒体231加热到等于或大于构成原非织造织物的热塑性弹性体软化点的温度。然后，将有凹凸物形成的原非织造织物经过热处理，使得在原非织造织物中形成的凹凸物变得稳定。
此提供延伸性的加工设备230可以与如图7所示的弹性体纺丝设备结合。当如图7所示的弹性体纺丝设备和如图9所示的提供延伸性的加工设备230结合在一起时，不是将可延伸非织造织物22，而是将原非织造织物1送到如图7所示的成形单元。
作为提供延伸性的加工设备230与弹性体纺丝设备结合的具体构成，提供延伸性的加工设备230可以位于成形单元211和导引圆筒体213之间，或代替导引圆筒体213。
在提供延伸性的加工设备230位于成形单元211和导引圆筒体213之间的情况下，热塑性弹性体会纺丝到通过提供延伸性的加工设备230形成的可延伸非织造织物上。
另一方面，在提供延伸性的加工设备230代替导引圆筒体213的情况下，提供延伸性的加工设备230的布局应该是使得它的轴长度等于导引圆筒体的长度，和将热塑性弹性体纺丝到圆筒体231中的非织造织物上。因此，可延伸非织造织物的成形和热塑性弹性体条与可延伸非织造织物的粘合可以同时实现。(第三实施方案)在图10中所示的弹性复合片30是在纵向上要求为弹性的复合片的实施方案，和采用这样的构成将网状膜22，它是由热塑性弹性体组成的网，粘合到在纵向上伸长率等于或大于100％的可延伸非织造织物31的一面上。采用其中可延伸非织造织物21的伸长率等于或大于100％的方向上纵向伸长的许多空隙22a形成网状膜22。可延伸非织造织物31基本相似于在第一实施方案中描述的织物，因此在此省略它的任何具体描述。
以下提供网状膜22的详细描述。网状膜22通过制造包括热塑性弹性体的原膜(raw film)而产生。例如，通过T-模具方法或通过切割和扩展管状膜制造的普通膜可用作原膜。是原膜原材料的热塑性弹性体可以是相似于第一实施方案中所用的弹性体。
在本实施方案中，为形成如图10所示的空隙32a，在包括热塑性弹性体的原膜33中，以如图11a所示的交错方式，形成在纵向(图11a中箭头的方向)为长的许多狭缝33a。随后，将形成的含有狭缝33a的原膜33在纵向上延伸。原膜33在纵向上的这样延伸引起原膜在横向上的收缩同时狭缝33a在纵向上的延伸，结果是，在如图11b所示的空隙32a中形成狭缝33a。
然后，在所述条件下，在等于或高于构成原膜33的热塑性弹性体开始流动的温度下，将已经在纵向上延伸的原膜33加热。持续在它的延伸条件下将原膜33加热，直到原膜33的复原力消失。然后，即使将施加到原膜33上的给定拉伸力除去，原膜33也会保持如图11b所示的形状，由此可以获得网状膜32。为了缩短加热时间，优选将原膜33的加热温度保持在等于流动开始的温度或比该温度高10℃-20℃的温度下，更优选保持在等于流动开始温度或高30℃-50℃的温度下。
在热塑性弹性体的硬化链段是非结晶聚合物的情况下，流动开始温度相应于玻璃化转变温度，在等于或高于该温度的温度下热塑性弹性体开始流动。当硬化链段是结晶时，流动开始温度相应于晶体熔融的温度，在等于或高于熔融温度的温度下热塑性弹性体开始流动。热塑性弹性体的玻璃化转化温度和熔融温度由DSC(差示扫描量热计)根据JIS K7121测量。此外，当采用热塑性弹性体测量时，玻璃化转化温度或熔融温度一般低于测量硬化链段的聚合物组分。
最终网状膜32的宽度小于原膜的宽度，和因此原膜的宽度由考虑网状膜32的要求宽度和原膜33的延伸放大率确定。
当将这样获得的网状膜粘合到可延伸非织造织物31上时，可以制造如图10所示的弹性复合片30。在两者粘合时，由于网状膜32包括热塑性弹性体，在仅加热网状膜32和使可延伸非织造织物31彼此重叠的条件下，可以容易地将网状膜32粘合到可延伸非织造织物31上。因此，网状膜32和可延伸非织造织物31可以简单而便宜地粘合在一起而不使用任何粘合剂。
在可延伸非织造织物31和网状膜32的粘合工艺中，可以将在加热之前的膜(形成的含有狭缝33a的原膜33，如图11a所示)延伸和重叠在可延伸非织造织物31上，随后在这样的重叠条件下加热，以同时达到膜复原力的消失以及膜和可延伸非织造织物31的粘合。
如上所述，在本实施方案中，将包括热塑性弹性体的网延伸和加热，以引起膜复原力的消失和与可延伸非织造织物的粘合。因此，网的延伸使网的空隙延伸因此增强它的透气性和在网的延伸方向上提高了热塑性弹性体的利用率。结果是，可以少量弹性体获得有效的延伸性能。网的延伸放大率通常是两倍，和应当优选为三倍或更大。
此外，通过延伸它使网变薄，和因此网的触感得到改进，同时使它的柔软性增加，使弹性复合片更适用于一次性尿布和服装的生产。由于网被延伸，应理解原网可以通过一定量的延伸放大制得更厚些。因此，通过延伸网的方法，即使是难以制成具有均匀厚度的薄原网的热塑性弹性体，也可用于简单地形成具有均匀厚度的网。
在本实施方案中，尽管已经描述了在纵向具有弹性的弹性复合片的实施方案，当需要弹性复合片在横向具有弹性时，可以通过粘合有横向伸长空隙的网状膜与相似于第二实施方案的可延伸非织造织物，获得这样的弹性复合片。此网状膜可以下述方法形成在横向含有狭缝的原膜在横向上延伸，和在此条件下，然后在等于或高于热塑性弹性体开始流动温度的温度下加热，以使复原力消失。当网在横向上延伸时，延伸之后的宽度变宽，使得具有小宽度的原织物可以形成为具有大宽度的产品，因此这样的延伸方法适于形成热塑性弹性体，它的成形性较差。
相应于要求弹性复合片具有弹性的方向，来确定网的延伸方向。即，当要求弹性复合片在纵向具有弹性时，应当在纵向延伸网，当要求弹性复合片在横向具有弹性时，应当在横向延伸网。
如上所述，在一个方向上延伸网。然而，即使在两个方向上延伸网，只要在各自方向上的延伸放大率彼此不同，和只要在纵向和横向之间失去平衡，应当理解的是，在两个方向上的这种延伸也包括在本发明定义的在一个方向上的延伸。
作为延伸的机构，可以采用用于膜和非织造织物的常规拉伸机构。例如，当在纵向进行拉伸时，一般使用辊筒拉伸设备，和在横向进行拉伸时，伸幅拉伸设备或滑轮拉伸设备是合适的，和更具体地，在此可以引用如在本申请人等人的日本已审专利公开No.36948/91中公开的拉伸设备。
尽管网的拉伸和加热在上述实施例中分别进行，但这些可以同时进行，在将网延伸的同时将它加热。然而，由于在室温下或在在给定的低温下延伸并同时加热时，热塑性弹性体出现均匀地延伸，因此优选分别进行拉伸工艺和加热工艺。
通过使用热辊筒的热压挤方法或热压花粘合方法，可最简单地实现可延伸非织造织物和网的粘合。此外，如果弹性复合片的应用需要，可采用粘合剂如热熔粘合剂粘合，超声粘合，或高频粘合。此外，可以采用物理粘合方法如针穿孔法和水喷射法。
如果能够满足弹性复合片要求的性能，可能不必延伸包括热塑性弹性体的网。例如，通过粘合包括热塑性弹性体的膜42和在纵向上有延伸性的可延伸非织造织物，构成如图12所示的弹性复合片40。在成膜阶段在膜42中形成空隙42，和在熔融状态下的膜42与可延伸非织造织物41粘合。
与可延伸非织造织物粘合的网，就它由热塑性弹性体制成而言，可以是非织造织物或不是上述膜的网(net)，和可以进一步是热塑性弹性体纱的编织网或织造织物。
例如，当非织造织物用作网时，将热塑性弹性体纺丝以获得非织造织物形式的纤维，然后将热塑性弹性体非织造织物与可延伸非织造织物粘合，按一定的方式制造弹性复合片，使得弹性体纤维的排列方向与弹性复合片要求的弹性方向相一致。热塑性弹性体非织造织物的制造方法可以是常规的熔喷方法，常规的纺粘方法，或如在本申请人等人的日本未审申请Nos.242960/90和204767/98公开的纺丝方法，但不限于这些方法。
采用可延伸非织造织物与热塑性弹性体非织造织物粘合制备的弹性复合片，由于热塑性弹性体非织造织物自身具有柔软性，这是由于热塑性弹性体以纤维形成，因此弹性复合片是高度柔软的和具有高质量。同样，热塑性弹性体非织造织物具有空气透过性，因此当它用于生产一次性尿布和服装时，产品可以非常舒服而没有任何不整洁状况。
要求热塑性弹性体网具有透气性和透湿性。当弹性复合片用于衣服等时，透气性等对于防止任何不整洁状况产生是必须的。然而，在通过延伸原网获得的热塑性弹性体网的情况下，用于透气性目的而提供的孔等可以是微小的，由于在拉伸期间，孔会膨胀。
在以上说明中，用关于它的三个实施方案描述了本发明的弹性复合片。然而，即使给定至少等于或大于100％，优选等于或大于150％，和最优选等于或大于200％的伸长率，本发明的弹性复合片可显示弹性。此外，优选在弹性运动重复之后，弹性复合片中任何残余应变较小。更具体地，在三次200％伸长率的弹性运动重复之后，残余应变应当优选至少等于或小于25％，更优选等于或小于15％，和最优选等于或小于10％。
本发明的弹性复合片可适于在服装和医疗护理中的各种场合，包括弹性绷带、支撑物、衣服袖口、弹性带、拉伸带、奶罩带、腹带、产妇带、用于一对手套或短袜的防磨物、用于卫生材料如一次性尿布和失禁衬的弹性和回弹性组件。
根据本发明，可以采用少量弹性体，通过简单而有效的成形方法，制造能够有效显示弹性的弹性复合片。因此，本发明的弹性复合片大量生产能力优异。
以下，提供本发明几个实施方案的更具体描述。(实施例1)在市售聚丙烯非织造织物(基础重量是30g/m2)上，在纵向上以0.8mm的节距，通过采用如图2所示的设备形成褶皱，和随后在130℃将织物进行热处理，以形成基础重量为65g/m2和在纵向上得到提供延伸性的可延伸非织造织物。
在此可延伸非织物织物的输送工艺中，作为热塑性弹性体，将SEBS(苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯)聚合物(由Shell Japan Inc.制造的“Craton G 1657”商品名)从以5mm节距排列的许多单丝模具挤出，以在可延伸非织造织物上形成热塑性弹性体条。然后，在热塑性弹性体固化之前，将可延伸非织造织物通过压料辊轧面同时冷却热塑性弹性体，使得可延伸非织造织物与热塑性织物粘合在一起。结果是，获得能够在纵向有弹性的弹性复合片。条的纤度为500特。
获得的弹性复合片在纵向的伸长率为230％，即使在重复200％弹性运动5次之后，不损害可延伸非织造织物和条的整体性，和残余应变为19％。(实施例2)将短纤维用作原材料，所述短纤维是75％聚对苯二甲酸乙二酯短纤维(纤度为0.25特，和长度为50mm)和25％低熔点聚酯短纤维(由Unitika，Ltd.制造的“MELTY 2080”，商品名)，并提供用于纺丝的粗梳机。由此获得基础重量为40g/m2的粗梳网。然后，在温度180℃下将此网承受热压花处理，以获得短纤维非织造织物。
通过使用此短纤维非织造织物，和采用如图7所示的设备，获得在横向具有弹性的弹性复合片。即，形成含有节距为0.8mm褶皱的短纤维非织造织物，随后在120℃温度下进行热处理，以形成在横向具有提供延伸性的可延伸非织造织物。然后将此可延伸非织造物提供到弹性体纺丝系统，同时使可延伸非织造织物沿导引圆筒体运行，将熔融热塑性弹性体从纺丝头纺丝到其上。因此，在可延伸非织造织物中形成热塑性弹性体的条，和获得能够在横向上有弹性的弹性复合片。作为热塑性弹性体，采用SEBS(苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯)聚合物(由Shell Japan Inc.制造的“Craton G 1657”，商品名)。纺丝头的外径为200mm，和使用两个喷嘴，和在150rpm下旋转以纺丝热塑性弹性体。使用的导引圆筒体的内径为500mm。条的纤度为300特。
获得的弹性复合片在横向上的伸长率为300％，即使在重复200％弹性运动5次之后，不损害可延伸非织造织物和条的整体性，和残余应变为15％。
权利要求
1.一种弹性复合片，包括包括非弹性纤维的可延伸非织造织物，该非织造织物经过了提供延伸性的加工，使其在至少一个方向上具有等于或大于100％的伸长率；和在所述可延伸非织造织物的伸长率等于或大于100％的方向上有方向性图案的热塑性弹性体层，该层被粘合于所述可延伸非织造织物上。
2.根据权利要求1的弹性复合片，其中所述热塑性弹性体层包括多个含有热塑性弹性体的条，在与所述可延伸非织造织物的伸长率等于或大于100％的方向平行排列。
3.根据权利要求1的弹性复合片，其中所述热塑性弹性体层包括含有热塑性弹性体的网。
4.根据权利要求3的弹性复合片，其中所述的网是在所述可延伸非织造织物的伸长率等于或大于100％的方向有伸长的空隙的膜。
5.根据权利要求3的弹性复合片，其中所述的网是非织造织物，其中的纤维以与所述可延伸非织造织物的伸长率等于或大于100％的方向平行排列。
6.根据权利要求3的弹性复合片，其中所述的网是已经通过如下方式失去复原力的网在所述可延伸非织造织物的伸长率等于或大于100％的方向被延伸的状态下，将网保持在等于或高于所述热塑性弹性体的开始流动温度的温度下。
7.一种弹性复合片的制造方法，包括如下步骤通过将包括非弹性纤维的原非织造织物经过提供延伸性的加工，形成在至少一个方向上伸长率等于或大于100％的可延伸非织造织物；和将在所述可延伸非织造织物的伸长率等于或大于100％的方向上具有方向性的图案的热塑性弹性体层粘合到所述可延伸非织造织物上。
8.根据权利要求7的弹性复合片的制造方法，其中所述可延伸非织造织物的成形步骤包括如下步骤将所述原非织造织物进行提供延伸性的加工，使其在纵向上的伸长率至少等于或大于100％；以及所述热塑性弹性体层的粘合步骤包括如下步骤将塑化热塑性弹性体以条状方式在纵向上移动地贴到所述可延伸非织造织物上。
9.根据权利要求7的弹性复合片的制造方法，其中所述可延伸非织造织物的成形步骤包括如下步骤将所述提供延伸性的加工施加到所述原非织造织物上，使该可延伸非织造织物在横向上的伸长率至少等于或大于100％；和所述热塑性弹性体层的粘合步骤包括如下步骤在圆筒形物的轴向上移动圆筒形物形的可延伸非织造织物，和以条状方式沿该圆筒形物的圆周方向，通过使用在该圆筒形物沿轴旋转期间用于纺丝塑化热塑性弹性体的元件，将该塑化热塑性弹性体贴到所述可延伸非织造织物的内表面上，通过使用所述元件旋转产生的离心力，该可延伸非织造织物在轴向上移动。
10.根据权利要求7的弹性复合片的制造方法，其中所述提供延伸性的加工包括打褶加工。
11.根据权利要求10的弹性复合片的制造方法，其中所述打褶加工包括使所述原非织造织物上形成的褶皱稳定的热处理步骤。
12.根据权利要求9的弹性复合片的制造方法，其中所述提供延伸性的加工包括生成凹凸物的加工，所述生成凹凸物的加工是通过使用其中有多个轴向凹槽的圆筒体，通过将所述原非织造织物与该圆筒体的内圆周面紧密接触，同时在该圆筒形物中沿该圆筒体的轴方向移动所述原非织造织物，以在该原非织造织物中形成凹凸物。
13.根据权利要求12的弹性复合片的制造方法，进一步包括在形成所述凹凸物的加工之后，使所述非织造织物上形成的凹凸物稳定的热处理步骤。
14.根据权利要求12的弹性复合片的制造方法，其中所述可延伸非织造织物的成形步骤和所述热塑性弹性体层的粘合步骤同时进行。
15.根据权利要求7的弹性复合片的制造方法，其中热塑性弹性体层包括网，该网包括具有所述图案的热塑性弹性体。
16.根据权利要求15的弹性复合片的制造方法，其中所述热塑性弹性体层的粘合步骤包括如下步骤在所述可延伸非织造织物的伸长率等于或大于100％的方向上延伸该网，和使延伸网保持在等于或高于该热塑性弹性体的开始流动温度的温度下，以使该网的复原力消失。
17.根据权利要求15的弹性复合片的制造方法，其中所述热塑性弹性体层的粘合步骤包括如下步骤在含有热塑性弹性体的膜中，形成多个在所述可延伸非织造织物的伸长率等于或大于100％的方向上伸长的空隙，和将具有该空隙的膜粘合到所述可延伸非织造织物上。
18.根据权利要求17的弹性复合片的制造方法，其中在所述膜中形成多个空隙的步骤包括如下步骤在含有热塑性弹性体的膜中，形成多个在所述可延伸非织造织物的伸长率等于或大于100％的方向上伸长的狭缝，在该狭缝的纵向上使具有该狭缝的膜延伸，和通过在等于或高于该热塑性弹性体的开始流动温度的温度下保持该延伸膜以使该膜的复原力消失。
全文摘要
本发明的弹性复合片含有可延伸非织造织物，和粘合到此可延伸非织造织物一面上的热塑性弹性体层。可延伸非织造织物是通过将提供延伸性的加工如打褶加工施加到包括非弹性纤维的非织造织物上获得的可延伸非织造织物，和在至少一个方向上具有等于或大于100％的伸长率。在可延伸非织造织物的伸长率等于或大于100％的方向上具有方向性的图案，将热塑性弹性体层粘合到所述的可延伸非织造织物上。
文档编号D04H1/559GK1395633SQ01803795
公开日2003年2月5日 申请日期2001年11月15日 优先权日2000年11月17日
发明者栗原和彦, 矢泽宏, 石田大 申请人:日本石油化学株式会社, 株式会社高分子加工研究所