专利名称：用自由形成的印刷弹性构件制造波纹拉伸层压材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种形成波纹拉伸层压材料的方法，所述方法利用一种经伸长并接合到基底的自由形成的印刷弹性体。
背景技术：
类似尿布的一次性吸收产品典型地包括位于腰部、箍和其它区域的可拉伸材料，从而使制品紧贴合身并获得良好的密封性。裤型吸收制品还可包括位于侧面部分的可拉伸材料，从而使制品容易穿用和脱去并获得制品持续的贴合性。为了获得制品的可调节的贴合性，在耳箍中也使用了可拉伸材料。在这些制品区域中利用的可拉伸材料可包括弹性体材料，如薄膜、非织造材料、股线、稀松布等。在多数情况下，这些设计递送均匀和单向的拉伸，多数通常是在制品的横向上。然而，弹性体材料较为昂贵，所以其在可拉伸材料中的使用期待优化。此外，如果使用弹性体材料而不使用一些类型的覆盖材料，弹性体材料可能趋于显示具有增加的皮肤表面阻力，这可能导致产品穿着者的不适。
可拉伸材料可以拉伸层压材料的形式制造，所述层压材料包括一个或多个层压到一层或多层另一种材料上的弹性体材料。尽管层压材料可提高穿着者的舒适度，但层压材料可能显示具有更有限的拉伸性和/或显著的抗拉伸性。解决此抗拉伸性有几种方法。
产生拉伸层压材料的一种方法为拉伸粘接法。拉伸粘接层压材料的制造是通过沿第一方向拉伸弹性构件，将拉伸后的弹性构件粘结到一种或多种材料如非织造材料上，然后释放弹性构件上的张力以使材料收紧。所得层压材料将典型在弹性构件被拉伸的相同方向上为可延展的。收紧的非织造材料趋于具有波纹感并增加厚度，这可在这种拉伸粘接层压材料用于吸收产品中时改善穿着者的舒适性。收紧的非织造材料也可显示具有改善的不透明性，一种可能期望的特征，因为改善的不透明性通常暗示高品质的产品。
可将弹性体供给拉伸粘接过程(例如，从供应商购买的弹性股线)或在所述过程内就地形成。将弹性体材料供给该过程并不是没有问题。将弹性体材料供给该过程的问题是加工灵活性降低。对弹性体材料的任何改进都需要足够的研制周期，以便可订购、规划、制造、运输和整合所需的弹性体材料。使弹性体材料作为拉伸粘接过程的就地或在线元件形成可解决一些供应问题。然而，目前的加工过程中弹性体材料生成方法又提出了多种加工难题。
加工过程中形成拉伸层压材料的一般问题包括弹性体材料的结构和形状。典型的弹性体成形包括通过开孔模具挤出熔融的弹性体组合物。挤出法限制了可挤出的可利用组合物和可挤出的形状和/或结构。所得弹性体材料的形状可由模具内孔的形状控制。由于孔的形状和尺寸固定，因此通过孔拉出的所得弹性体材料将典型为固定形状和尺寸(即，圆形孔将得到在整个股线长度上具有圆形横截面形状的弹性股线)。因此，挤出弹性体材料的结构可变性可能难以获得。
挤出还限制了可使用的弹性体组合物的加工灵活性。弹性体组合物的挤出导致了数个独特的加工难题。例如，挤出可显示出与弹性体组合物湍振或拉伸共振相关的多个问题。这两个问题都可通过调整弹性体组合物的配方加以解决。然而，这种对弹性体组合物的调整又会限制所得弹性体材料的结构或功能性(例如，模量、拉伸强度等)。
弹性体组合物在线挤出时遇到的另一个问题包括可获得的最大线速度。挤出通常为生产线上的瓶颈。可用于拉伸粘接的弹性材料的量可能最终受通过开孔模拉出的弹性体组合物的量的限制。此生产能力可变化，这取决于以下性质，如弹性体组合物的配方与孔的大小和形状。然而，任何特定的挤出方法传统上都得到最大生产能力。通过开孔模的弹性体组合物的生产能力的限制转化成每单位时间弹性体材料的量减少，这导致每单位时间拉伸粘接层压材料的量减少。
产生可拉伸材料的一种可替代方法公开于共同未决的美国专利申请10/288095、10/288126和10/429433中。这种方法包括在基底上(例如，非织造材料)热熔融施用一种或多种热塑性弹性体，随后递增拉伸所述基底，这样以稍微放大的形式将弹性体的拉伸特性赋予基底。这种方法允许以任何形状和在任何方向上沉积任何量的弹性体，从而赋予各种设计灵活性，最终改善整个尿布产品的贴合性。然而，热熔融施用方法还可以改良。递增拉伸可将非织造材料内的纤维物理破裂成纤维网络。因此，递增拉伸后的非织造材料可能显得细碎并且不太美观。利用具有足够高基重的非织造材料可避免细碎外观，但增加基重会带来成本的增加。此外，热熔融施用方法难以得到显示具有如存在于拉伸粘接层压材料中的收紧外观的拉伸层压材料。如果没有收紧的非织造材料，就会失去波纹感和增厚的有益效果。此外，与类似拉伸粘接层压材料(即，具有类似结构和基重非织造材料的拉伸粘接层压材料和热熔融层压材料)相比，由热熔融方法得到的拉伸层压材料的不透明性可显示具有减小的不透明性。
根据上述，期望提供一种包括弹性体材料的高性价比拉伸层压材料，所述弹性体材料可在加工过程中制造而没有一个或多个上述问题。期望在吸收制品如尿布等的具体区域内使用这些拉伸层压材料，以便为制品提供所需的使用中有益效果(例如密封、容纳、衬圈、身体适形等)。还期望提供一种用于制造拉伸层压材料的有效、高性价比方法。此外，期望提供一种用于制造拉伸层压材料的方法，所述拉伸层压材料不需要使用外部提供的弹性构件或加工过程中挤出形成的弹性构件。
发明概述本发明提供一种用于制造波纹拉伸层压材料的方法，所述方法包括以下步骤将第一弹性体组合物递送到印刷装置，形成弹性构件；从印刷装置上移除弹性构件；将弹性构件接合到第一基底；然后让所述弹性构件恢复以形成所述波纹拉伸层压材料。
在某些实施方案中，此方法还可包括以下步骤将第二弹性体组合物递送到第二印刷装置，从印刷装置上移除第二弹性构件；沿第二方向伸长第二弹性构件；然后将第二弹性构件接合到第一基底上。第一弹性构件和第二弹性构件可在性质上不同，所述性质选自由下列组成的组弹性、熔融粘度、形状、图案、添加量、配方、以及它们的组合。
在某些实施方案中，所述方法可进一步包括将弹性构件接合到一个以上基底的步骤。
附图概述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，但据信通过下述结合附图的说明，可更好地理解本发明。
图1为本发明的一种代表性方法的示意图。
图2为本发明的另一种代表性方法的示意图。
图3a为处于松驰状态的波纹拉伸层压材料的放大横截面图，其中张力已从弹性构件上释放。
图3b为已施加张力的图3a的波纹拉伸层压材料的放大横截面图。
图4为本发明的另一种代表性方法的示意图。
图5为三种弹性体组合物制剂的粘度作为温度的函数标绘的曲线图。
发明详述本文所用术语“一次性”是指通常不打算被洗涤、复原或多次重新使用其初始功能的产品，即旨在使用一次或很少次数后将其丢弃的产品。优选将这种一次性制品回收、堆肥处理，或者另外以环境相容的方式进行处理。
本文所用术语“一次性吸收制品”是指通常吸收和保留液体的一种装置。在某些情况下，该短语是指紧贴或邻近穿着者的身体放置以吸收和容纳从体内排出的排泄物和/或渗出物的装置，并且包括例如紧固尿布、套穿尿布、可重复扣紧的/预紧固尿布和裤、训练裤、游泳尿布、成人失禁制品、妇女卫生制品等这样的个人护理制品。在其它情况下，该术语也指保护性制品或卫生制品，例如围兜、擦拭物、绷带、包裹物、伤口敷料、手术单等。
本文所用术语“纤维基底”是指由可为天然或合成材料或它们的任何组合的多种纤维构成的材料，例如非织造纤维网、织造纤维网、针织织物，以及它们的任何组合。
本文所用术语“基底”是指包括天然或合成材料或其任何组合的材料，例如非织造纤维网、机织纤维网、针织织物、薄膜、薄膜层压材料、非织造层压材料、海绵、泡沫、以及它们的任意组合。
本文所用术语“非织造材料”是指采用包括但不限于纺粘法、粗梳法和熔喷法的方法，由长和/或短纤维无需经过机织或针织而制成的材料。非织造纤维网可包括一层或多层非织造层，其中每一层可包括长和/或短纤维。非织造纤维网也可包括双组分纤维，所述纤维可具有核/壳式、并列式或其它已知纤维结构。
本文所用术语“弹性的”或“弹性体的”是指在对其施加偏置力时能够拉伸到其松驰初始长度的至少约160％的伸长长度而不裂开或破损，并且在释放所施加的力时恢复其伸长的至少约55％的任何材料。期望所述材料可基本恢复到其初始长度。即，恢复后的长度可小于松驰初始长度的约120％，可小于约110％，或可小于约105％。
本文所用术语“非弹性的”是指不属于上述“弹性的”定义范围内的任何材料。
本文所用术语“弹性体”是指显示具有弹性性能的聚合物。
本文所用术语“可延展的”或“可非弹性伸长的”是指在对其施加偏置力使其拉伸超过其松驰初始长度的约110％时，显示出永久性变形，包括伸长、裂开、破损和其结构的其它缺陷和/或其拉伸特性改变的任何材料。
术语“纵向”(或在本文中称为“MD”)为熟知的专门术语，一般将其理解为是指在其成形或加工时对应于纤维网长度的方向。纵向典型地对应于在成形或加工期间纤维网移动的路径。
术语“横向”(或在本文中称为“CD”)指与纵向成90°的方向。
本文术语“自由成形的”是指在没有基底存在下通过印刷弹性体组合物而形成的弹性构件。可无需基底对所得“自由成形的”弹性构件进行传送及加工。如以下所述，可在限制工况下使用载体基底，如在起动期间；然而，通过将弹性体组合物印刷于载体基底上形成的任何弹性体构件可以丢弃，并且典型不用于形成本发明的合成波纹拉伸层压材料。
如图1所示，本发明的一种方法涉及制造包括自由成形印刷弹性构件的波纹拉伸层压材料的方法10，所述方法包括以下步骤，将第一弹性体组合物递送到印刷装置上；从印刷装置以弹性构件形式移除第一弹性体组合物；沿第一方向伸长所述弹性构件；并将所述弹性构件接合到第一基底，形成所述波纹拉伸层压材料。
递送第一弹性体组合物将第一弹性体组合物12递送到印刷装置14可根据多种方法并由多种装置进行。递送装置16为任何将适量的弹性体组合物12供应到印刷装置14的装置。适合的递送装置16包括例如狭槽涂布器、幕式涂布器、浴槽、喷涂器或挤出机的装置。如图1所示，递送装置16可包括将弹性体组合物12递送到印刷装置14的狭槽涂布器18。狭槽涂布器18可接近印刷装置14的外表面提供。狭槽涂布器18或其它递送装置16可用于加热、混合、固结、传送和/或处理弹性体组合物12。狭槽涂布器18可通过多个孔分配弹性体组合物12。应测量孔的大小，以将有效量的弹性体组合物12提供到印刷装置14，以便印刷装置14能够使弹性体构件24成形。狭槽涂布器18可计量递送，以便将每单位时间规定量的弹性体组合物12递送到印刷装置14。
多种印刷技术和装置为本领域所熟知并可用于本发明。例如，适合的印刷装置14包括印刷辊、印刷网、凹版辊、凹版网、印刷筛网、平版辊、凸版辊(relief roll)、逆转辊(reverse roll)、刮刀涂辊(knife-over roll)、凹口刮刀涂辊、其胶印变体(offset derivation)、以及它们的组合。
如图1所示，印刷装置14可为凹版印刷辊26或凹版印刷带。当利用凹版辊26时，如图1所示，凹版辊26可具有点缀有一个或多个格子(或凹槽)30的外表面28。凹版辊26可显示围绕平行于横向的轴旋转。格子或凹槽30为凹版辊26外表面28上的凹痕，这些凹痕允许接收旨在自凹版辊26转移以形成弹性构件24的液体物质(例如，弹性体组合物12)。由于温度可影响弹性体组合物12的粘度并因此影响其加工性质，因此可能期望辊26能够加热和/或冷却，以使该过程可以工业合理的速度进行。
弹性体组合物12可流到凹版辊26的外表面28上，并流入格子30。可提供刮粉刀32来擦拭凹版辊26的外表面28而基本不残留任何弹性体组合物12。刮粉刀32也可用于将弹性体组合物12均匀分布到格子30中。在某些实施方案中，可有比在规定加工速度填充格子30所需更多的弹性体组合物存在于凹版辊26的外表面28上。在这种情况下，刮粉刀32也可作为屏障，使在刮粉刀32后建立弹性体组合物12的贮存器。这一屏障效应可补偿递送装置16的递送速率变化。在一些实施方案中，刮粉刀32可为印刷装置14的组成元件。
可以流体、类流体或熔融态将弹性体组合物12施用到印刷装置14上。在一些实施方案中，可加热弹性体组合物12，以得到流体、类流体或熔融态。弹性体组合物12的加热可通过递送装置16、印刷装置14或能够加热弹性体组合物12的一些其它装置进行。在凹版辊26旋转时，弹性体组合物12可冷却并可变得不太流动或熔融。为帮助这种冷却，可对凹版辊26进行温度控制。在凹版辊26旋转并冷却弹性体组合物12时，弹性体组合物12的粘度可能增加，因此改善从凹版辊26的释放能力。除冷却的凹版辊26之外或代替冷却的凹版辊26，也可使用本领域已知的其它冷却部件。熔融、流体和/或类流体弹性体组合物12和相对较冷辊之间相互作用的进一步讨论可见于2004年3月29日提交的美国专利申请60/557272中。
所得弹性构件24的相对尺寸可以变化，以赋予所得波纹拉伸层压材料60以特异拉伸性能或几何形状。弹性构件24的相对大小、形状和定向可通过改变印刷装置14的某些参数和/或构型加以改变。在凹版辊26的情况下，可改变凹版格子30的大小、形状和定向来影响弹性构件24的相对大小、形状和定向。同样，可改变弹性体组合物12的配方来影响弹性构件24的相对大小、形状和定向。例如，通过利用具有可变体积的格子30的凹版辊26，可改变弹性构件24的基重。再举一个例子，凹版辊26上格子30的图案和位置影响所得弹性构件24的形状。这使得能够形成多种形式和形状的弹性构件24，例如，薄膜、开孔薄膜、股线和条等。
弹性构件24的拉伸和恢复性能可不连续(即，性能以分步方式变化)或连续变化。这种分步变化的一个实施例为，将较多弹性体组合物12施用于拉伸需求高的某些弹性构件24部分，而将较少弹性体组合物12施用于拉伸需求要求不高的其它部分。拉伸和恢复性能也可连续以线性或非线性变化。拉伸性能的连续变化可通过格子30的图案设计取得。例如，以这样一种方式设计的格子30图案，格子30的深度沿格子30的长度逐渐减小，从而产生一种沉积的弹性体组合物12量从弹性构件24的一端向另一端不断降低的印刷图案。
凹版辊26可与任选的转移辊34成对。转移辊34围绕平行于凹版辊26的旋转轴的轴线旋转。转移辊34可用较柔韧材料制成或用其涂布，如具有55肖氏A硬度的硅氧烷橡胶。转移辊34可由其表面能高于凹版辊26的材料构成和/或用其涂布，以便弹性体组合物12显示具有对转移辊32的优先粘合力。可能期望转移辊34能够加热和/或冷却。凹版辊26和转移辊34在辊隙点36相遇。凹版辊26和转移辊34施加在辊隙点36处的温度和压力可控制，以改善弹性构件24形式的弹性体组合物12的释放能力。
在适合的可替代实施方案中，印刷装置14可为间接印刷装置(也称为橡皮版印刷)。间接施用涉及在移除弹性构件24之前将弹性体组合物12印刷于中间体表面上。例如，凹版胶印可涉及凹版辊26的格子20将弹性体组合物12施用于中间体表面(例如，中间辊或网)，中间体表面可具有优良的热稳定性。然后中间体表面可将弹性体组合物12传送到弹性体组合物12可作为弹性构件24移除的点。由于流体或熔融弹性体组合物12，间接印刷装置允许更宽的操作温度范围。具体地讲，使用间接印刷方法允许弹性体组合物12有额外时间冷却，从而形成弹性构件。具体地讲，据信间接印刷装置尤其适用于在显示具有流体或熔融特性前需要加热到异常高温度的弹性体组合物12。虽然在一些实施方案中弹性体组合物12在从印刷辊(例如，凹版辊26)转移到中间体表面的时候保持一些流体或熔融特性，但预期弹性体组合物12可基本上冷却和/或固化，以便在从印刷辊(例如，凹版辊26)转移到中间体表面的时候形成弹性构件24。
移除弹性构件弹性构件24可由重力和/或加工过程中施加的力而从凹版辊26或任何其它印刷装置上释放。例如，可通过由支撑辊34施加的粘附力从凹版辊26上拉下弹性构件24。此外，可通过由下游工序施加的纵向力从凹版辊26上拉下弹性构件24。在这一实施例中，传送装置(如传动辊、偏速辊或将力传送或施加至弹性构件24的任何其它动力装置)可位于印刷装置14的下游，并可对弹性构件24施加力。由传送装置施加的至少一部分力可施加于弹性构件24上，以帮助从印刷装置14上移除弹性构件24。
在某些实施方案中，可用刮粉刀或起皱刮刀从印刷装置14上释放弹性构件24。刮粉刀和起皱刮刀的使用是本领域熟知的，并可选择其用于本发明所用的特定印刷装置14。在其它实施方案中，可用气刀38从印刷装置14上释放弹性构件24。从处理辊上移除基底的其它方法是本领域已知的并可使用。
图1中显示弹性构件24在没有支撑下传送(即，弹性构件24具有足以独自传送的拉伸强度和耐磨性)。在其它适合实施方案中，弹性构件24可通过任何网传送装置传送，如皮带或一系列辊。
应注意到，载体基底，如但不限于非织造纤维网，对本文所述方法的有效起动可能非常必要。这种载体基底作为支撑装置有利于在整个过程中传送弹性构件24。可使用有效纵向长度的载体基底；有效长度为在整个过程中传送弹性构件24以便然后能够自由形成弹性构件24(即，无需载体基底形成的弹性构件)所必需的长度。
伸长弹性构件参考图1，可使弹性构件24经过沿第一方向的拉紧，这将使弹性构件24伸长。弹性构件24可伸长到重大损伤点。然而，弹性构件24理想地伸长一个有效量。当与另一种材料层压时，所得拉伸层压材料60显示具有至少一定程度的起皱。在某些实施方案中，弹性构件24伸长至少约50％至约150％。在其它实施方案中，弹性构件24伸长至少约150％至约250％。然而，也可进行超过250％和小于50％的伸长。
伸长弹性构件24可用本领域熟知的方法进行。例如，利用将弹性构件24传送通过偏速辊可完成纵向的伸长。顾名思义，偏速辊包括以可变速度传动的一系列辊。图1图示说明第一组偏速辊40和第二组偏速辊42。第一偏速辊40形成第一辊隙41。当弹性构件24通过第一辊隙41时，所述辊隙赋予弹性构件24第一速度V1。第二偏速辊42形成第二辊隙43。当弹性构件24通过第二辊隙43时，所述辊隙赋予弹性构件24第二速度V2。当第二速度V2大于第一速度V1时，可赋予弹性构件24张力。张力优选地使弹性构件24以纵向伸长。很明显，为保持纵向伸长，弹性构件24必须保持第二速度V2，直到与如下提供的基底接合。在其它适合的实施方案中，偏速辊40，42的数目可以变化，并且可全部省略。如果将偏速辊40，42省略，则可通过利用现有的加工组件赋予第一速度V1和第二速度V2达到纵向伸长。例如，在弹性构件24形成期间，通过凹版辊24和转移辊34的旋转速度可赋予第一速度V1。通过将基底46接合到如下提供的弹性构件24所用的粘接辊50可赋予第二速度V2。速度的增加致使在形成弹性构件24和接合基底46之间弹性构件24的拉紧和伸长。在其它实施方案中，凹版辊24、偏速辊40，42、粘接辊50和任何其它加工辊可赋予弹性构件24变化的速度。速度逐渐增加可能是期望的，以防止可能因速度突然增加而发生的弹性构件24重大破损。
通过使弹性构件24经过本领域技术人员已知的霍普山(Mount Hope)辊、拉幅架、斜角惰轮、斜角辊隙、板条铺展辊、边缘牵引纤网拉伸器等，可完成弹性构件24的横向伸长。例如，通过使用一个或多个边缘牵引辊可完成横向伸长。边缘牵引辊形成了可通过其送入弹性构件24的辊隙点。边缘牵引辊可从弹性构件24移动的纵向路径向外倾斜。倾斜产生拉紧和伸长弹性构件24的横向力矢量。偏离纵向的倾斜角可以变化以赋予不同大小的横向力矢量。使用一系列边缘牵引辊可优选地使弹性构件24达到所需长度。此外，一系列边缘牵引辊可允许渐进伸长弹性构件，以便防止强加的剧烈网状应变和弹性构件的可能性破坏。对横向伸长的进一步讨论可存在于2004年10月15日以Arman Ashraf的名义提交的美国专利申请号＿＿＿中(代理档案号9798)。
通过纵向伸长技术和横向伸长技术的结合，可在弹性构件24平面内沿横向和纵向以外的方向伸长弹性构件24。纵向伸长力和横向伸长力的这种组合可产生有效力矢量和。在一些情况下，力矢量可在纵向或横向以外的方向上。得到的波纹拉伸层压材料60可显示具有双轴拉伸及恢复，这是在两个正交方向上拉伸和恢复的能力。
接合基底将弹性构件24接合到第一基底46。第一基底46可以基本连续的方式(即，在加工过程的正常操作期间连续供给的纤维网)例如从原料供应辊提供。第一基底46可具有第一表面45和第二表面47。适合的第一基底46可包括薄膜、针织织物、织造纤维网、非织造纤维网、层压材料、或它们的组合。在某些实施方案中，第一基底46为一种纤维基底，如包括聚烯烃纤维和/或纤丝的可延展非织造纤维网。第一基底46也可为一种包括纤维基底的层压材料，如非织造薄膜层压材料，所述材料例如可用作一次性尿布、训练裤、成人失禁产品等的外覆盖件。在其它实施方案中，第一基底46可通过在线形成来提供。在这种实施方案中，方法10可配备有制造第一基底46的成形工位。产生第一基底46如薄膜、针织织物、织造纤维网、非织造纤维网、层压材料或它们的组合的方法是本领域熟知的。例如，第一基底46可包括含纺粘纤丝的非织造纤维网；可利用纺粘挤出工位提供第一基底46。
第一基底46和弹性构件24可彼此粘结。通常，弹性构件24可粘结到第一基底46的一个表面上。第一基底46和伸长的弹性构件24的粘结可用本领域熟知的多种粘结方法进行，例如粘合剂、热、机械、超声波粘结。粘结可相对连续或间断。相对连续粘结意味着第一基底46和弹性构件24在第一基底46和弹性构件24之间的公共界面的基本所有的一个或多个维度上粘结在一起。间断粘结则意味着第一基底46和弹性构件24粘结在一起，具有一个或多个不连接的单独、离散粘结，或具有无粘结敞开区域的粘接形式。如图1所示，可使用第一粘合剂涂布器48进行粘结。粘合剂涂布器48施用有效量的粘合剂，以使第一基底46和弹性构件24接合。粘合剂可施用于第一基底46、弹性构件24或二者之上。
可通过粘结辊50以面对面的关系将第一基底46和弹性构件24集中在一起。粘结辊50可形成借以使第一基底46和弹性构件24接触并可压缩的粘结辊隙51。压缩可改善粘合剂铺展和/或渗入弹性构件24和/或基底46，因此提供较强的粘合剂粘结。在热机械粘结的情况下，粘结辊50可通过加热和/或压力以使基底46和弹性构件24熔合来赋予粘结。在某些实施方案中，弹性构件24可显示具有足够的残余粘合特性，因此不必使用粘合剂。然而，即使弹性构件24显示具有足够的残余粘合特性，仍可使用粘合剂。
在其它适合的实施方案中，可将不只一个基底接合到弹性构件24上。基底46可包括薄膜、针织织物、织造纤维网、非织造纤维网、层压材料、或它们的组合。在某些实施方案中，基底46为一种纤维基底，如包括聚烯烃纤维和/或纤丝的可延展非织造纤维网。基底46也可为一种包括纤维基底的层压材料，例如非织造薄膜层压材料，所述材料例如可用作一次性尿布、训练裤、成人失禁产品等的外覆盖件。在其它实施方案中，基底46可由在线形成来提供。例如，本发明的方法可配备有产生基底46的成形工位。产生第一基底46如薄膜、针织织物、织造纤维网、非织造纤维网、层压材料或它们的组合的方法是本领域熟知的。基底与弹性构件24的相对定位有很多种。多个基底(见图2)和弹性构件24的粘结可用本领域熟知的多种粘结方法进行，例如粘合剂、热、机械、超声波粘结。粘结可相对连续或间断。在某些实施方案中，弹性构件24可显示具有足够的残余粘合特性，因此不必使用粘合剂。然而，即使弹性构件24显示具有足够的残余粘合特性，仍可使用粘合剂。
一种结合多个基底的方法的实施例显示于图2中。图2与图1中所示的方法类似。第一基底46和第二基底46′可以面对面的关系与其之间的弹性构件24接合。可使用第二粘合剂涂布器48施用有效量的粘合剂，以使第二基底46和弹性构件24接合。可将粘合剂施用于第一基底46、第二基底46、弹性构件24、或它们的组合。
参考图1和2，从弹性构件24上移除伸长拉力时得到波纹拉伸层压材料60。由方法10得到的波纹拉伸层压材料60在至少一个方向显示具有拉伸和恢复性质。可在横向、纵向和/或一些其它合成方向显示具有拉伸和恢复性质。可对弹性构件24或所得波纹拉伸层压材料60进行附加处理，如冷却、挤压(例如穿过一对压送辊之间)、交联、固化(例如，通过化学、热、辐射方法)、加热、环轧制以及它们的组合，以增强层压材料60的弹性和机械性能。
如图3a和3b所示的波纹拉伸层压材料60由如上所述的设备和方法产生。图3a为波纹拉伸层压材料60处于恢复状态沿纵向的放大截面图，其中张力已从弹性构件24上释放。第一基底46可收紧和缩短，以便在所得波纹拉伸层压材料60中产生多个皱褶62。皱褶62为在波纹拉伸层压材料60中交替的不规则隆起和凹谷。
一旦张力64置于波纹拉伸层压材料60上，皱褶62可使基底46能够与弹性构件24一起至少延展到达到力墙的点，这大约在皱褶62变平并且基底46需要显著力才能进一步伸长的位置，如图3b所示。当应变移除时，弹性构件24可恢复并向其初始、松驰长度回缩。此收缩重新建立了波纹拉伸层压材料60的皱褶62。
在制造包括自由成形印刷弹性构件的波纹拉伸层压材料的本发明另一个实施方案中，为了形成弹性构件，可使用多个印刷装置来施用相同或不同的弹性体组合物。在如图4所示的一个适合的实施方案中，波纹拉伸层压材料460可使用形成弹性构件424、424′的两个印刷装置414、414′来形成。
第一弹性体组合物412可由第一递送装置416递送到第一印刷装置414。第一递送装置416为任何供应一定量第一弹性体组合物412到第一印刷装置414的装置，并且包括以前所讨论的那些递送装置。可在本实施方案中使用多种如以前讨论的本领域熟知的印刷技术和装置。第一弹性构件424可通过重力、加工过程中施加的力、起皱刮刀、气刀或本领域已知的其它方法从印刷装置414上释放。
第二弹性体组合物412可由第二递送装置416递送到第二印刷装置414。第二递送装置416为任何供应一定量第二弹性体组合物412到第二印刷装置414的装置，并且包括以前所讨论的那些递送装置。可在本实施方案中使用多种如以前讨论的在本领域熟知的印刷技术和装置。第二弹性构件424可通过重力、加工过程中施加的力、起皱刮刀、气刀或本领域已知的其它方法从印刷装置414上释放。
第一和第二弹性体组合物412、412可为相同或不同的配方、形状或状态。在一些实施方案中，第一和第二弹性构件424、424在性质上可不同，如弹性、熔融粘度、形状、图案、添加量、以及它们的组合。
第一弹性构件和第二弹性构件424、424可经过拉紧，拉紧使第一弹性构件和第二弹性构件424、424伸长。第一弹性构件和第二弹性构件424、424可伸长到重大损伤点。然而，第一弹性构件和第二弹性构件424、424典型伸长一个有效量，以使所得波纹拉伸层压材料460显示具有至少一定程度的起皱。可使用相同或不同的拉伸技术来拉紧第一和第二弹性构件424、424。在某些实施方案中，第一和第二弹性构件424、424伸长至少约50％至约150％。在其它实施方案中，弹性构件424伸长至少约150％至约250％。然而，也可进行超过250％和小于50％的伸长。第一和第二弹性构件可具有相同或不同程度的伸长。拉紧和伸长处理纤维网的方法是本领域熟知的，并且先前已经描述。图4显示正由一组偏速辊440、442伸长的第一弹性构件424和正由另外一组偏速辊440、442伸长的第二弹性构件424。尽管图4显示正由不同的伸长装置(例如，偏速辊)伸长的第一和第二弹性构件424、424，但在某些实施方案中，第一和第二弹性构件424、424可由单个伸长装置伸长(例如，第一和第二弹性构件424、424可一起传送通过一组偏速辊)。
第一基底446可以基本连续方式提供(即，在加工过程正常操作期间连续供应纤维网)。适合的第一基底446已在前面讨论，并可包括薄膜、针织织物、织造纤维网、非织造纤维网、层压材料、或它们的组合。第一基底446和弹性构件424可彼此粘结。第一基底446和弹性构件的间断和/或连续粘结可用本领域熟知的多种粘结方法进行，例如粘合剂、热、机械、超声波粘结。在如图4所示的一些实施方案中，可使用由粘合剂涂布器448递送的粘合剂进行粘结。粘合剂涂布器448施用有效量的粘合剂，以防止在所得波纹拉伸层压材料460正常使用条件下第一基底446和弹性构件424分层。粘合剂可施用于第一基底446、弹性构件424或二者上。可用粘结辊450形成借以使第一基底和弹性构件接触并可压缩的粘结辊隙。压缩可改善粘合剂铺展和/或渗入弹性构件424和基底446，因此提供较强的粘合剂粘结。在某些实施方案中，弹性构件424可显示具有足够的残余粘合性质，因此不必使用粘合剂。然而，即使弹性构件424显示具有足够的残余粘合性质，仍可使用粘合剂。
在某些实施方案中，第一和第二弹性构件424、424可以多种构型接合到第一基底446。例如，第一和第二弹性构件424、424可离散地隔开，以使第一和第二弹性构件424、424不交叠。作为另一个实施例，第一和第二弹性构件424、424可交叠或相互关连。
波纹拉伸层压材料460由将弹性构件424、424粘结至第一基底446而产生。从图4所示方法得到的波纹拉伸层压材料460在至少一个方向上显示具有拉伸和恢复性质。可对弹性构件424、424′或所得波纹拉伸层压材料460进行附加处理，如冷却、挤压(例如穿过一对压送辊之间)、交联、固化(例如，通过化学、热、辐射方法)、加热、环轧或它们的组合，以增强层压材料460的弹性和机械性能。
弹性体组合物有多种弹性组合物可适用于本发明。这些适合的弹性体组合物包括热塑性弹性体，其可为均聚物(例如，聚异戊二烯)、嵌段共聚物、无规共聚物、交替共聚物和接枝共聚物的形式。弹性体组合物可包含按重量计约20％至约100％的热塑性弹性体。适合的热塑性弹性体可选自包括以下物质的组聚乙烯基芳烃、茂金属催化的聚烯烃、聚酯、聚氨酯、聚醚酰胺，以及它们的组。优选的弹性体组合物包括乙烯基芳烃嵌段共聚物。嵌段共聚物包括多种变体，如二嵌段、三嵌段、四嵌段或具有至少一个乙烯基芳烃嵌段的其它多嵌段共聚物。示例性乙烯基芳烃嵌段共聚物包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯等。市售苯乙烯嵌段共聚物包括购自Shell ChemicalCompany，Houston，TX的KRATON；购自Kuraray America，Inc.，NewYork，NY的SEPTON；和购自Dexco Chemical Company，Houston，TX的VECTOR。市售茂金属催化的聚烯烃包括购自Exxon ChemicalCompany，Baytown，TX的EXXPOL和EXACT；购自Dow ChemicalCompany，Midland，MI的AFFINITY和ENGAGE。市售聚氨酯包括购自Noveon，Inc.，Cleveland，OH.的ESTANE。市售聚醚酰胺包括购自Atofina Chemicals，Philadelphia，PA的PEBAX。市售聚酯包括购自DuPont de Nemours Co.，Wilmington，DE的HYTREL。
弹性体组合物还可包含加工助剂和/或加工油。这些助剂和/或油可用来调节所述组合物的熔融粘度。它们包括常规加工油如矿物油，以及其它衍生自石油的油和蜡，如石蜡油、环烷油、凡士林、微晶蜡、石蜡或异链烷烃蜡。合成蜡如费托蜡，天然蜡如鲸蜡、巴西棕榈蜡、地蜡、蜂蜡、小烛树蜡、纯地蜡、西班牙草蜡、小冠椰子蜡、雷索蜡(rezowax)，和其它已知的矿物蜡，也适用于本发明。烯烃或双烯烃低聚物和低分子量树脂也可用于本发明。低聚物可以是重均分子量在约350和约8000之间的聚丙烯、聚丁烯、氢化异戊二烯、氢化丁二烯等。
在一个实施方案中，可使用相变溶剂作为加工助剂。它可掺入弹性体组合物中以降低熔融粘度，使组合物可在175℃或更低的温度下加工，而基本上不损害组合物的弹性和机械性能。典型地，相变溶剂在约40℃至约250℃的温度范围内显示具有相变。相变溶剂具有通式(I)R’-Ly-(Q-Lx)n-1-Q-Ly-R；(II)R’-Ly-(Q-Lx)n-R；(III)R’-(Q-Lx)n-R；(IV)R’-(Q-Lx)n-1-Q-Ly-R；(V)R’-(Q-Lx)n-1-Q-R；或它们的混合物；其中Q可为取代或未取代的双官能芳族部分；L为CH2；R和R’相同或不同并独立地选自H、CH3、COOH、CONHR1、CONR1R2、NHR3、NR3R4、羟基或C1-C30烷氧基；其中R1、R2、R3和R4相同或不同并独立地选自H或衍生自C1-C30的线性或支链烷基；x为1至30的整数；y为1至30的整数；n为1至7的整数。相变溶剂的详细公开内容可见于2003年7月2日提交的美国专利申请10/429432中。
此外，弹性体组合物还可包含稳定剂等。例如，稳定剂可包括抗氧化剂和抗光剂。适合的抗氧化剂包括位阻酚醛塑料。适用于本发明弹性体组合物的市售抗氧化剂为购自Ciba Specialty Chemicals North America，Tarrytown，NY的IRGANOX 1010。适合的抗光剂包括阻胺抗光剂。市售的抗紫外光剂为TINUVIN 123，也购自Ciba Specialty Chemicals NorthAmerica。
在某些实施方案中，弹性体组合物也可包含改性树脂。改性树脂尤其可用于其中热塑性弹性体为嵌段共聚物的弹性体组合物。适合的改性树脂应优选地与热塑性弹性体的软嵌段结合或相混合。改性树脂应具有足够高的平均分子量。适合的改性树脂包括低分子量弹性体和/或以上热塑性弹性体的弹性体前体，以及任选的交联剂、或它们的组合。可用于本发明的改性树脂包括但不限于未氢化的C5烃树脂或C9烃树脂、部分和完全氢化的C5烃树脂或C9烃树脂；脂环族树脂；萜烯树脂；乙烯基芳烃树脂；聚苯乙烯和苯乙烯低聚物；聚(叔丁基苯乙烯)或其低聚物；松香和松香衍生物；香豆酮茚；聚环戊二烯和其低聚物；聚甲基苯乙烯或其低聚物；酚醛树脂；茚聚合物、低聚物和共聚物；丙烯酸酯和甲基丙烯酸低聚物、聚合物或共聚物；它们的衍生物；以及它们的组合。“C5烃树脂”和“C9烃树脂”公开于美国专利6,310,154中。弹性体组合物可包含按重量计约0％至约60％的改性树脂。
在一个特定实施方案中，可如2003年7月1日以Ashraf等人名义提交的共同未决的美国专利申请10/610605中所述配制所述弹性体的弹性体。所述弹性体组合物包括具有至少一个硬嵌段和至少一个软嵌段的弹性体嵌段共聚物、大分子光引发剂、加工油和任选包含这种前体的热塑性聚合物和/或交联剂。低分子量弹性体或弹性体前体的重均分子量介于约45,000和约150,000之间。
适用于以上公开方法的弹性体组合物可显示具有由熔融粘度测试测定的宽范围的熔融粘度。如以下提供的实施例和图5所示，熔融粘度超过10,000Pa·s明显可行。本领域的技术人员应认识到，较小粘度(即，小于10,000Pa·s)的弹性体组合物对于本性方法同样可行。因此应了解，每个粘度和粘度范围都应象此粘度或粘度范围明确于本文中表述一样被包括在内。
适用于本发明的弹性体组合物形成弹性的弹性体构件，无需进一步处理。这些弹性体组合物一般不包括任何沸点低于150℃的挥发性溶剂。然而，当弹性体组合物已被施用于基底上之后，可使用后处理来提高或增强所得弹性体构件的弹性和其它性质，包括强度、模量等。典型地，后处理通过如冷却、加热、交联、化学固化、热固化、辐射固化、辊压以及它们的组合的方法将弹性体组合物转变成弹性体构件。
实施例适合的弹性体组合物可通过共混不同量的以下物质制备苯乙烯弹性体共聚物，如Vector4211，一种购自Dexco Company，Houston，TX的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)；购自Dexco Company，Houston，TX的低分子量SIS(LMW S-I-S)；Septon4033，一种苯乙烯-乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEEPS)，购自Septon Company，America，Pasadena，TX；乙烯基芳烃树脂，如聚苯乙烯PS3900，购自Nova Chemical，Inc.MoonTownship，PA；大分子光引发剂，购自National Starch & Chemicals，Bridgewater，NJ；和矿物油，如Drakeol，购自Penreco，Houston，TX。
将适量的各组分(以弹性体组合物的重量百分比计)加入用于同时混合和印刷的双螺杆挤出机中。在另一种方法中，将弹性体组合物预混成单一的丸粒材料。McHenry，IL的GLS Corporation为一个适合进行此操作的混合厂家。可挤出单一的丸粒材料用于印刷。
适用于本发明的弹性体组合物的实施例显示于表1中。各组分的适合量被表示为占总弹性体组合物的重量百分比。在表l提出的配方中未显示仅以少量存在的添加剂，包括例如抗氧化剂和遮光剂。可用于本发明的弹性体组合物典型包含约0.5％重量的抗氧化剂、约0.3％重量的抗光剂和约3.0％重量的二氧化钛。
表1弹性体组合物(重量百分比)
测试方法熔融粘度测试使用一个包含25mm直径和1.5mm厚度圆形插件的152mm×152mm铝模压板制备熔融粘度测试用的圆盘。将约3.0克弹性体组合物(例如，实施例1、2或3)放入置于一片Teflon上的25mm插件中。将另一片Teflon放在样品/铝板的顶部上。将一个含加热板的压力机，如Hydraulic Unit Model#3925，购自Carver，Inc.，Wabash，IN，或者另一个类似的压力机，预热到足以熔融弹性体组合物或导致弹性体组合物流动的所需温度。一般从150℃最多至275℃的温度是足够的。将模子与Teflon片一起放入Carver压力机大约一分钟，然后封闭Carver压力机并且施加约68.95MPa(10,000Psi)的压力大约20秒钟。释放压力，并从模子中取出样品盘。检查样品盘(例如，在标准照明条件下用肉眼检查，不使用标准校正透镜)的缺陷，例如气泡。有缺陷存在的样品不能进行测试。然而可将样品重新预热和重新加压，以去除缺陷。
测量弹性体组合物的熔融粘度可使用AR1000N流变仪，购自TAInstruments，New Castle，DE，或者类似的流变仪。AR1000N可配备环境温度室(ETC)、25mm硬阳极化(HA)平行铝板和氮气净化装置。流变仪可连接电脑，电脑装有控制测试条件、记录实验数据并进行必要分析的软件。适于与流变仪连接的电脑为Dell Optiplex GX260 Pentium 4电脑，其装有Microsoft Windows XP专业版操作系统。适用的软件包括，RheologyAdvantage Instrument Control AR，产品版本4.0.1，文件版本4.0.17；和Rheology Advantage Data Analysis，产品版本4.0.23，文件版本4.0.23，两种软件均购自TAInstruments。仪器的校正、样品处理和操作可按照制造商的操作步骤进行，操作步骤以电子版本提供给上面提到的特定产品版本和文件版本。对制造商操作步骤的修改如本文所公开。
将样品放在流变仪具有1.5mm板间初始间隙的两块25mm直径平行板之间。将样品室加热到150℃，直到其平衡并且样品达到150℃。使间隙减小到1.0mm。在以下所述的温度扫描测试下测量熔融粘度开始温度150℃
最终温度300℃温度递增5℃应变5.
频率1弧度/秒Log模式间隙-1000μm在扫描期间，温度变化和数据收集均递增进行。将样品室加热到规定温度(例如，150℃，155℃，160℃等等至300℃)。一旦样品达到规定温度，进行1分钟延迟，然后收集数据。加热样品室，以便样品室温度以5℃递增升高，并重复此过程。对实施例1、2和3得到的数据显示于图5粘度(Pa·s)作为温度(℃)函数的曲线图中。
用本发明方法得到的波纹拉伸层压材料的适合用途包括在一次性制品内使用。示例性一次性制品包括尿布、训练裤、成人失禁制品、卫生巾、象手套、围裙、工作服、短袜之类的衣服等。示例性一次性制品构造一般性描述于美国专利3,848,594；3,860,003；4,662,875；4,846,815；4,894,060；4,946,527；5,151,092；5,221,274；5,554,145；5,569,234；5,580,411；6,004,306和6,432,098以及美国专利申请10/764,850中。在这些专利和专利申请中描述的一次性制品可包括需要弹性区域的多种元件。这些元件包括，例如耳部、腿箍、腰带、后片、前片、侧片、顶片、扣紧系统(例如，带突出部、钩环扣紧组件、联锁扣件如突出部和狭槽、扣环、纽扣、按扣和/或具有相反性质的扣紧组件与任何其它已知扣紧部件)、以及它们的组合。弹性区域可包括由本发明方法制造的波纹拉伸层压材料。此外，美国专利申请60/557,288描述了一种包括至少一个拉伸区域的吸收制品，其中拉伸区域包括一种弹性体组合物。由本发明得到的波纹拉伸层压材料可用于提供这种拉伸区域。
发明详述中所有引用文献的相关部分均引入本文以供参考；任何文献的引用并不可理解为是对其作为本发明的现有技术的认可。
尽管已用具体实施方案来说明和描述了本发明，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可作出许多其它的变化和修改。因此，有意识地在附加的权利要求书中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
权利要求
1.一种用于制造波纹拉伸层压材料的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤a)加热第一弹性体组合物，以使第一弹性体组合物成为流体或熔融；b)将第一弹性组合物涂布于印刷装置上；c)从印刷装置上移除第一弹性构件；d)沿第一方向伸长第一弹性构件；和e)将第一弹性构件接合到第一基底上以形成所述波纹拉伸层压材料。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述涂布第一弹性体组合物的步骤是通过印刷装置直接或间接执行的，所述印刷装置选自由下列组成的组印刷辊、印刷网、凹版辊、凹版网、印刷筛网、平版辊、凸版辊、逆转辊、刮刀涂辊、凹口刮刀涂辊、其胶印变体、以及它们的组合。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤a)加热第二弹性体组合物，以使第一弹性体组合物成为流体或熔融；b)将第二弹性组合物涂布于第二印刷装置上；c)从第二印刷装置上移除第二弹性构件；d)沿第二方向伸长第二弹性构件；和e)将第二弹性构件接合到第一基底上；其中所述第一弹性构件和所述第二弹性构件优选地在性质上不同，所述性质选自由下列组成的组弹性、熔融粘度、形状、图案、添加量、配方、以及它们的组合。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述弹性构件的伸长通过选自以下组成的组的装置进行霍普山辊、偏速辊、拉幅架、斜惰轮、斜辊隙、板条铺展辊、边缘牵引纤网拉伸器、以及它们的组合。
5.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括将弹性构件接合到第二基底上以形成所述波纹拉伸层压材料的步骤。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述弹性体组合物在175℃时显示具有50Pa·s至超过10,000Pa·s的熔融粘度。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述弹性体组合物包含a)约20％至约100％重量的热塑性弹性体，所述热塑性弹性体为具有至少一个包含乙烯基芳烃的硬嵌段和至少一个包含二烯的软嵌段的嵌段共聚物；b)约0％至约60％重量的加工油；和c)约0％至约60％重量的至少一种乙烯基芳烃树脂。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括将波纹拉伸层压材料接合到吸收制品的一个或多个弹性化区域的步骤。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述弹性构件为选自由下列组成的组的形式薄膜、开孔薄膜、股线、条带、或它们的组合。
10.如权利要求1所述的方法，其中执行从印刷装置上移除弹性构件的步骤，使得弹性构件为自支承的[即，不需要支承带、网或滚筒]。
全文摘要
一种制造波纹拉伸层压材料(60)的方法，所述方法包括以下步骤将第一弹性体组合物(12)递送到印刷装置(14)以形成弹性构件(24)；从印刷装置上移除弹性构件；将弹性构件沿第一方向伸长；将弹性构件接合到第一基底(46)上；并且允许弹性构件恢复以形成波纹拉伸层压材料。
文档编号A61F13/15GK101039804SQ200580035211
公开日2007年9月19日 申请日期2005年10月14日 优先权日2004年10月15日
发明者阿尔曼·阿什拉夫 申请人:宝洁公司