透气性弹性聚合物薄膜层压物的制作方法

专利名称：透气性弹性聚合物薄膜层压物的制作方法
技术领域：
本发明涉及用真空成型层压法制得的透气性高弹性薄膜层压物。制得的层压物适用于作为一次性产品，如尿片和卫生产品。
发明的背景已知可用各种方法将热塑性薄膜粘结在非织造片料(webs)或其它热塑性薄膜上。本发明对现有的非织造层压薄膜技术进行改进。本发明的受让方屈德加工业股份有限公司在开发非织造/薄膜层压的复合物和成形三维薄膜技术方面处于领先地位。例如，Raley的美国专利4,317,792涉及成形三维薄膜以及这种薄膜的制造方法。另外，Merz的美国专利4,995,930涉及将非织造材料层压在非弹性薄膜上的方法。
已知各种类型的成形弹性薄膜及这些薄膜的制造方法。Wu的美国专利5,422,172提出通过逐渐增加对片料的拉伸形成弹性层压物。但是，结果在伸长50％后该薄膜具有10％永久应变，因此认为这是一种低性能的弹性材料。另外，该产品的蒸气或空气渗透性是通过机械微空隙而获得的。
Swenson等的美国专利5,462,708、5,422,178和5,376,430公开了带有弹性内芯层和至少一层聚合物表层的弹性薄膜层压物。但是，这些薄膜是不透气薄膜。这些专利未提到使用非织造材料作为表面接触层。另外，Swenson等的专利方法需要其它材料和加工步骤以获得透气性非织造材料。
Hodgson等的美国专利5,304,078公开了一种热收缩性薄膜的制造方法，该薄膜仅在收缩后才表现出弹性性能。用5,304,078专利方法制得的产品是不透气的并且未采用非织造复合材料。
Knight的美国专利5,336,554公开了一种多孔弹性体薄膜，其空气渗透性是通过激光穿孔后获得的。5,336,554专利提出高成本的制造方法以使弹性薄膜和层压物具有透气性。
Mitchell等的美国专利5,068,138和4,970,259公开了使用吹塑薄膜制造不可透气的弹性体薄膜。该5,068,138和4,970,259专利未提出、处理或加工本身有粘性的弹性体薄膜。另外，这两个专利均未提到将弹性体薄膜层压至非织造材料上。
处理和加工弹性体薄膜以形成适用的产品是相当困难的。弹性体薄膜的固有粘性和可伸长特性使得这种薄膜的加工极其困难。在多层层压物中使用弹性体薄膜层尤为困难。
本发明着眼于上述问题。弹性体薄膜组分的固有粘性使得这种薄膜难以使用。例如，在卫生产品中，仅可使用小片有弹性的材料。从辊或悬杆上除去薄膜、按尺寸切割薄膜和移动切割的薄膜这些步骤均受到该薄膜具有粘附在加工设备上的倾向的阻碍。在现有技术中需要使用无粘性的热塑性表层以便在后续加工步骤中处理弹性薄膜。
另外，当高弹性体产品用于医疗和卫生用途时，皮肤护理方面问题增加了。高弹性的弹性产品能与人体更好地贴合，从而极大地减少了从产品宽松固定的周边的透气性能。弹性体产品紧密的贴合减少了流向皮肤的空气，从而增加了皮肤保持不合需求的潮湿的倾向。
还需要改进弹性薄膜层压物。需要一种弹性薄膜层压物，该层压物无需使用粘合剂材料或其它附加的加工步骤就可方便地加入制成品中。还需要使弹性体薄膜透气或具有蒸气渗透性来进一步改进弹性薄膜。透气性弹性层压物适用于作为一次性产品和用于皮肤发炎的场合。
本发明克服了上述缺点，提供一种透气性弹性体层压物，它包括层压在非织造材料上的弹性体薄膜。本发明透气性弹性体层压物用一步法制得，无需其它粘合剂材料。
发明的描述本发明涉及透气性高弹性薄膜层压物，它包括三维弹性体薄膜层和载体或载带片料层。应理解术语“弹性的”和“弹性体的”可以互换使用，并且两种术语均在本发明要求的范围内。术语“弹性的”和“弹性体的”指在外力下可拉伸并且在释放该外力后能恢复至材料的原来形状或基本原来形状的材料。
载体材料提供加工弹性薄膜层压物并将层压物转变成最终产品所需的机械性能。在许多实例中，载体片料可包括热塑性薄膜材料或纤维材料。所述纤维材料可包括纤维片料、织造和/或非织造材料。
本发明高伸展的弹性体薄膜层压物兼有弹性和透气性优点。可以预期本发明高伸展的弹性薄膜层压物可作为一层加入各种制成品中。制成的弹性薄膜层压物适合作为一次性产品，如尿片的侧片和卫生产品，并适合于医疗用途，如伤口包扎物和绷带。
根据本发明的一个实例，可恰好在形成薄膜的三维特性的位置前或就在该位置将预定厚度的载体材料层放置在弹性体薄膜材料的上表面上。载体材料以适当的张力施加至薄膜材料上。在较好的实例中，使用真空或压力差的方法使弹性薄膜形成三维结构。载体材料覆盖弹性体薄膜表面的预定区域并部分嵌入或熔入弹性体薄膜材料的上表面中。
本发明较好的实例包括薄膜层压物，其中的载体层包括纤维材料。在某些实例中，所述纤维材料包括非织造材料，而在其它实例中，该纤维材料可包括织造的或蓬松的纤维。本发明的一个优点在于可在弹性薄膜制造过程中将均匀的多孔材料层施加至该薄膜上。在提出本发明以前，不可能将纤维材料层施加至弹性的三维多孔薄膜上，使形成的薄膜层压物保留其弹性体特性。
在载体材料包括纤维材料的实例中，形成的薄膜具有布状织物的美感。另外，薄膜具有如一次性产品和伤口包扎物或绷带这种最终用途所需的三维形状薄膜的干燥状态。
根据本发明较好的实例，就在对弹性体薄膜施加压力差以形成薄膜三维结构时的位置，精确控制熔融或半熔融的聚合物弹性体薄膜材料和载体材料两者的热能。控制薄膜材料和载体材料的热能使传热(这是弹性体薄膜材料和载体材料之间粘结所需的)不会降低弹性体薄膜材料进一步形成三维结构的能力。
在载体材料包括纤维材料的实例中，部分纤维材料嵌入或者熔入薄膜的上表面中或表面上，而不使纤维的整体变形或损失。当薄膜形成三维结构时，纤维材料嵌入或熔入弹性体薄膜上表面上，从而制得包覆纤维的三维多孔弹性薄膜层压物。形成的薄膜层压物在横向具有高的伸展性或伸长率，并具有良好的透气性和增加的美观。
在某些实例中，改变薄膜挤出模头与薄膜材料和载体材料的层压点之间的相对位置，以获得将载体材料和弹性体薄膜材料层压在一起所需的粘结强度，并保持薄膜材料的弹性性能。载体材料置于熔融或半熔融的弹性体薄膜材料的上表面上的精确位置或接触点可以在薄膜的三维结构形成前或形成后。在许多实例中，可恰好在形成薄膜的三维结构前的位置将载体材料置于熔融或半熔融的弹性体薄膜材料的上表面上。在另一个实例中，可恰好在形成弹性薄膜的三维特性后的位置将载体材料层熔融粘结在熔融或半熔融弹性薄膜材料的上表面上。
在一个较好的实例中，选择载体材料与薄膜材料的精确位置或接触点，以满足各种操作条件。调节载体材料和弹性体薄膜材料之间的接触温度和接触压力。调节载体材料在弹性体薄膜材料上的接触位置，使得载体材料不会过早地接触熔融或半熔融的弹性体薄膜材料，而仅在所需的接触点使两者接触。
在一个较好的实例中，所述接触点距将压力差施加至弹性体薄膜材料的下表面上的位置具有预定距离。将载体材料置于弹性体薄膜材料的上表面上，而不影响在薄膜材料中形成三维结构。控制所述压力差，使所述三维结构带小孔，使得弹性薄膜层压物具有透气性。
载体材料对置换跨越该压力差的流体或空气提供附加的阻力。当弹性体薄膜/载体材料层压物通过施加压力差的位置时，控制压力差的大小以补偿存在层压在弹性体薄膜材料的上表面上的载体材料而造成的附加的阻力。在一个较好的实例中，载体材料以这种方式施加至弹性体薄膜材料上，即使其对用于在薄膜材料中形成三维结构的空气流或压力差的阻断或阻力(如有的话)最小。
在较好的实例中，形成的三维结构是在弹性体薄膜中的扩展的隆起或孔。随后在将弹性体薄膜材料/载体材料的层压物从施加压力差的位置中取出前，除去足够的热量以达到低于材料的固化温度或硬化温度的温度。
可使用间歇的方法采用载体材料(如纤维片料材料和/或薄膜型载体材料)的预制辊来实施本发明。也可采用连续地提供载体材料(如单独的纤维或置于薄膜材料上的纤维片料)的方法实施本发明。还可以采用连续地提供与弹性体薄膜材料共挤出的或置于弹性体薄膜材料上的载体材料薄膜的方法来实施本发明。在一些其它实例中，可将载体材料施加至弹性体薄膜材料上形成层压物，并用辅助方法对其穿孔。
在本发明范围内，本发明弹性薄膜层压物可具有多层结构，该结构包括载体材料的第一层、弹性体的三维薄膜材料层、和载体材料第三层。
在一些较好的实例中，载体材料的厚度约小于弹性体薄膜/载体材料复合层压物有效厚度的40％。在一些其它实例中，载体材料的厚度足以使弹性薄膜层压物具有其它功能，如布状特性和/或吸收性或液体获取并透过性能。在其它实例中，载体材料很薄，主要在加工过程中或在薄膜的最终用途(即当将弹性薄膜层压物加入制成品中时)中使能伸长的弹性体薄膜从加工设备中分离。
在某些实例中，载体材料包括具有低至中等弹性的薄膜，如聚乙烯、聚丙烯、乙烯乙酸乙烯酯和其它类似的聚合物材料。应理解载体材料可包括其它组分，如防粘连和防滑组分。还应理解载体材料的层数量可多于一层，并且载体材料可以是共挤出的薄膜材料。共挤出的载体材料的各层可具有不同的性能，它增强了载体材料与弹性体薄膜的层压性能和/或使层压薄膜具有其它优点。
在某些载体材料包括纤维材料的实例中，在本发明范围内该纤维材料可包括聚酯、聚烯烃、丙烯酸类、人造丝、棉和其它纤维素材料及其共混料。所述纤维材料还可包括具有第一种材料内芯和第二种材料外层的双组分纤维、粘合纤维以及其中的纤维具有不同的几何形状、长度、直径和表面光洁度的纤维材料。纤维材料可包括蓬松纤维、织造材料和非织造材料，它们可具有不同的织物单位重量、纤维组成、纤维长度并且可用不同的方法制得。
在某些实例中，弹性体薄膜材料可包括具有相当高的可拉伸性并且在释放施加至薄膜材料上的任何压力或外力后能恢复至其原来的或接近原来的形状的材料。适用于本发明的弹性体材料包括聚烯烃型材料，如聚乙烯弹性体和聚氨酯薄膜。在较好的实例中，较好的弹性体薄膜材料在至少拉伸至其原来长度的约300-400％后能基本完全恢复原来形状。合适的可拉伸的弹性体薄膜包括天然聚合物材料和合成的聚合物材料，它们包括异戊二烯类、丁二烯-苯乙烯材料和其它弹性体。其它合适的弹性体包括苯乙烯嵌段共聚物，如苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯(SIS)、苯乙烯/丁二烯/苯乙烯(SBS)或苯乙烯/乙烯-丁二烯/苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物。这些聚合物本身的共混物或与其它改性弹性或非弹性材料的共混物也适用于本发明。在某些较好的实例中，弹性体材料可包括高性能弹性体材料，如购自ShellChemical Co.的Kraton弹性体树脂，它是一种弹性体嵌段共聚物。
附图简述

图1是弹性体薄膜/载体材料层压物制造方法的剖面简图；图2是层压有纤维材料作为载体材料的三维形状的弹性体薄膜的放大的剖面简图；图3是粘有薄膜材料作为载体材料的三维形状的弹性体薄膜的放大的剖面简图；图4是两次拉伸循环的滞后图。
发明的详细描述本发明涉及透气性三维弹性薄膜层压物，它包括弹性体薄膜和粘结在该薄膜上的载体材料。该层压物特别适合于作为一层用于一次性产品(包括吸收性产品和伤口包扎物等)。但是，本发明不限于这种用途，本发明薄膜层压物可有利地用于制造其它产品，包括具有所需高伸展特性的弹性体薄膜。为了便于说明，在图1和图2中详细地描述了包含粘结在三维弹性体薄膜上的纤维片料载体材料的薄膜层压物。但是，这种详细描述能使本领域的普通技术人员采用本发明制造适合其它用途的弹性体薄膜层压物。
图1是将预定量的纤维载体材料10粘合在熔融或半熔融的弹性体片料或薄膜12上的方法的简图，所述薄膜12带有上表面14和下表面16。所述纤维材料10通过夹辊11施加至薄膜材料12的上表面14上，形成透气性弹性三维形状的薄膜/载体材料层压物18。
在所示的实例中，薄膜材料12由薄膜模头20发送，发送点距网屏(screen)或薄膜形成装置22上的接触点21的距离约为1-10英寸，最好约为2-4英寸。薄膜材料12在升温下以熔融或半熔融的塑料或聚合物树脂物质发送，在某些实例中，薄膜材料12的发送温度约350-600°F(175-315℃)。使薄膜材料12的料流通过薄膜形成装置22和压力差装置23来形成薄膜材料12并穿孔。应理解薄膜形成装置22可以是传送带型的设备(图中未显示)或者是传输薄膜材料12的其它压力差装置。为便于说明，在本文中将薄膜形成装置22描述成网屏或鼓。薄膜形成装置22具有旋转表面24，该表面密集地带有许多在该整个表面分布的孔26。在表面24上孔26可具有无规的间距，或者可具有预定的图案以满足美学和/或功能的要求。孔26允许流体(如空气)穿过薄膜形成装置22的表面24。薄膜形成装置22一般包括封闭的前缘31和封闭的后缘33，两者形成真空室34。在一些较好的实例中，封闭31和33相距约0.25-6英寸，在一些实例中间距约为1.5英寸。当薄膜形成装置22是如图所示的网屏时，多孔表面24最好经过封闭31和33旋转。真空室34位于薄膜形成装置22中，用于在薄膜材料12的上表面14和下表面16之间形成压力差。
当弹性体薄膜材料12从模头20挤出时，薄膜材料12与薄膜形成装置22的旋转的多孔表面24接触。薄膜形成装置22的旋转多孔表面24使薄膜材料12的连续部分通过真空室34。真空室34产生的压力差将网屏24中孔26旁的薄膜材料12部分吸入孔26，在弹性体薄膜材料12中与网屏24中孔26相邻处形成许多三维结构或隆起36。如图2所示，每个隆起或结构36具有侧壁37并在其末端39具有孔38。末端39与薄膜12的上表面14相隔一定的间距。
再参照图1，载体材料10具有第一表面40(与薄膜12的上表面14相接触)和相反的第二表面42。载体材料10具有所需的密度和由载体材料10的第一和第二表面40和42的间距限定的层厚。在某些实例中，最好使用包括薄膜材料的载体材料10，它以连续的方式施加至薄膜材料12上(图中未表示)。在另一些实例中，最好使用纤维材料作为载体材料10。载体材料10以所需的张力和速率施加至弹性体薄膜12上。在许多实例中，载体材料10非常薄且脆，几乎不带张力地传输至弹性体薄膜12上，以免载体材料10破裂。在许多其它实例中，载体材料10可具有更大的横截面宽度或厚度，使得载体材料10能为层压物18带来其它所需的特性。
发送装置46将载体材料10传输至接触点或层压点48，在该处载体材料10和弹性体薄膜12相互接触，形成层压物18。
在图1所示的实例中，在限定真空室34的前缘31前的接触点48，载体材料10与弹性体薄膜12接触。在某些实例中，将温度控制装置50置于前缘封闭31中，在载体材料10与薄膜12接触点附近。在所示的实例中，所示的温度控制装置50如棒状加热器。夹辊或接触辊11也是温控的，以根据需要加热或冷却。但是，应理解可使用其它温控装置(包括其它加热装置或冷却装置)来调节该点上弹性体薄膜12和载体材料10的温度。载体材料10部分嵌入和/或熔入弹性体薄膜12中。
在一些实例中，接触辊11具有较好的直径。如果接触辊11的直径太大，接触辊11会阻隔所需的空气流入真空室34，或者使载体材料10与熔融的薄膜材料12过早接触，或者两者兼有之。要求载体材料10不要过早地置于熔融材料12上，使载体材料10不与薄膜12熔融在一起或者在薄膜12中嵌得不太深。还要求载体材料10不要过迟地与薄膜材料12的熔融料流接触，以免薄膜12过早冷却，载体材料10不能与薄膜材料12充分粘结。另外，在一些实例中，接触辊11提供足够的压力以有助于在接触点48使载体材料10的第一表面40至少部分嵌入薄膜12的上表面14中。
可使用至少一根额外的辊54帮助连续的弹性体薄膜/载体材料的层压物18从薄膜形成装置22上迁移。在一些实例中，辊54可以是冷却辊，以便从层压物18上除去残留的潜热。
根据图1所示的实例，在薄膜12进入真空室34或受到压力差前将载体材料10层压在材料12上，使制得的层压物18兼有高的伸长率和加工层压物18所需的拉伸强度。
在某些实例中，调节温度控制装置50和接触辊11，使传至弹性体薄膜12和载体材料10上的热量取得适当的平衡，以抵销载体材料10与弹性体薄膜12接触时在薄膜12中的任何负的热量流失。热能的适当平衡保证载体材料10与弹性体薄膜12粘结良好。随后弹性体薄膜12和载体材料10在最佳的温度下传送至真空室34，在弹性体薄膜12部分移过真空室34时，在弹性体薄膜12中形成许多三维结构36和孔38。
控制载体材料10与弹性体薄膜12的层压点48的温度，使载体材料10粘结在弹性体薄膜12上而不损坏或破坏弹性体薄膜12的弹性性能，同时仍使弹性体薄膜12具有所需的透气性和加工性能，如拉伸强度。
本发明不使用粘合剂将载体材料10粘结至弹性体薄膜12上。保持薄膜12的熔融状态使该薄膜12能容易地形成三维形状的薄膜12。薄膜材料12是熔融或半熔融的，这意味着弹性体薄膜材料的热塑性熔体料流的温度高于热塑性薄膜材料的熔点(Tm)温度。聚合物的熔点温度是用差示扫描量热计测得的。当聚合物料流处于熔融或半熔融状态时，该聚合物是无定形的；也就是说，含弹性体聚合物的分子(尤其在外力，如压力差，的影响下)能自由运动。形成三维结构36的弹性体薄膜12部分被压力差的力沿Z方向吸入。薄膜12部分的形状与压力差装置22的表面24中的孔26的形状一致。薄膜12被容纳在孔26中直至弹性体材料至少部分定形或结晶。此时，薄膜12的形状不再变，该薄膜保留带三维结构36的新形状。该状态处于结晶温度(Tc)，该结晶温度也可用差示扫描量热计测定。在薄膜12中形成三维结构36和孔38以后，薄膜12释放出足以使温度降至低于结晶温度的热量，同时仍通过压力差保持其新的(三维)形状。
通过加入正(或负)的热量以抵销弹性体薄膜与载体材料接触产生的负的(或正的)热量，在载体材料10和弹性体薄膜12之间的接触(层压)点加入(或除去)热量可增强机械粘结和熔体熔合。也可在载体材料上加入或除去热量。向弹性体薄膜和载体材料加入或除去热量的量取决于弹性体薄膜和载体材料的质量以及薄膜和载体材料的热滞留量。
在某些实例中，当载体材料10包括纤维材料时，纤维载体材料10起阻止空气流入真空室34的作用。从压力差装置22的真空室34中抽取更多的流体体积(即更多的空气或更高的压力差)以形成并冷却薄膜材料12。真空压力取决于施加至薄膜12的上表面14上的纤维载体材料10的厚度。在较好的实例中，与将薄膜型载体材料施加至薄膜12上相比，当将纤维载体材料10施加至薄膜12上时，从真空室34多抽取约10-20％的空气。控制该流体的体积使得薄膜12冷却，在薄膜12中形成三维结构36而基本无需从网屏24上除去热量。从网屏24上过多地除去热量会导致网屏24上的薄膜材料12过快冷却，从而妨碍载体材料10良好地粘附在薄膜12的上表面14上，并妨碍在薄膜12中形成三维结构36和孔38。
应理解不同的聚合物具有不同的熔点温度，根据具体使用的聚合物所限定的参数，可改变模头20和接触点48之间的间距。因此，薄膜的接触点取决于实际使用的具体聚合物的熔点。
在另一个实例中，热平衡(它由发生的热传递完成)需要经过一段时间。封闭前缘31和封闭后缘33之间的间距限定了预定的真空间隙距离。因此该时间由网屏24在真空室34上的旋转速度以及真空室34的前缘31和后缘33的间距决定。因此，如果希望加快加工速度，则必须增加封闭前缘31和封闭后缘33之间的间距，以便使发生适当的热传递所需的时间因子最小。本文限定的参数涉及熔点、熔体料流长度和真空缝隙的距离，这是一组组合参数，可对其进行变化以获得本发明薄膜。但是，如上所述，也可改变涉及接触点位置的其它参数。
另一个参数是当载体材料10和薄膜12处于接触点48上时，在网屏24和接触辊11之间载体材料10对薄膜12的压缩或压力。在较好的实例中，在接触点48上接触辊11和网屏24之间的间隙足够宽，使得初始压力包括薄膜12的重量，随后在形成孔38后压力由流过薄膜12的空气提供。最佳的压缩约为载体材料10在环境条件下膨松(amnient loft)的5-50％。在某些实例中，在压缩下纤维的回弹(即纤维趋于伸直恢复其在接触点施加任何压力前的原来形状和状态)会驱使纤维的部分长度嵌入其下面的软化的熔融聚合物。过高的压力会使太多的纤维深深地嵌入或变形，并会失去制成品所需的布状特性。另外，太高的压力会产生例如使接触辊11颤动的问题，从而使载体材料10不平整地层压在薄膜材料12上。或者，如果使用的压力太小，施加的力不足以适当地嵌入载体材料，造成载体材料不能适当地进行层压，使之从制成品上脱落或剥离。
在本发明较好的实例中，接触辊11与网屏24具有预定的间距。一般用缝隙限定辊11和网屏24之间的距离。辊11和网屏24之间较好的缝隙距离由要层压在一起的弹性体薄膜12和载体材料10的有效厚度决定。但是应理解在一些其它实例中，缝隙大于弹性体薄膜12和载体材料10的有效厚度。在一些其它实例中，缝隙的宽度稍小于弹性体薄膜12和载体材料10的有效厚度。当弹性体薄膜12和载体材料10通过缝隙时，弹性体薄膜12和载体材料10的有效厚度有所下降。在一些实例中，缝隙的宽度可以是要层压在一起的薄膜材料12和载体材料10的有效厚度的约50-500％。在一些实例中，当薄膜12的重量形成压力(如上所述)时，缝隙超过100％。在各种实例中，缝隙约为薄膜材料12和载体材料10的有效厚度的75-95％。当将载体材料10与薄膜材料12的上表面14接触时，在弹性体薄膜材料12和载体材料10之间产生有效的粘结。
应理解在其它实例中，接触辊11可在真空室34的后缘33旁(图中未表示)，或者可将接触辊11置于真空室34的后缘33以外的下游(图中未表示)。接触辊11的位置部分是由弹性体薄膜12和载体材料10的温度所决定的。另外，可调节缝隙以便与薄膜的相对有效厚度一致。
在一些实例中，纤维材料的织物单位重量最好约5-150g/m2；在一些实例中，最好的范围约为15-35g/m2。较低织物单位重量的纤维材料尤其适用于在薄膜的上表面上制造高质量的纤维质地。另外，可改变纤维的纤维直径。较粗的纤维不大会吸入薄膜的空隙中。但是在一些实例中，较粗的纤维会在薄膜的上表面形成缠结的纤维物质。当使用小直径纤维时最好调节压力差，以使小直径纤维与薄膜的上表面接触前不会产生紊流的纤维料流。除了改变压力差以外，可调节纤维材料发送处至薄膜上表面上的距离，以控制纤维熔入成形薄膜中的量。
在一些实例中，在接近形成薄膜的位置制得纤维材料的片料，随后直接将其粘结至成形薄膜上。
在本发明范围内，载体材料可基本覆盖整个薄膜表面，或者可将载体材料粘结在薄膜上经选择的部分上。可用最终用途所需的功能图案方便地决定薄膜的选择区或部分。在将载体材料选择地覆盖粘合薄膜的用途中，可将载体材料切开、开卷并置于(或开槽并置于)成形薄膜经挑选的部分上。
制得的薄膜可带不同的孔图案，该图案具有不同的开孔面积百分数、孔尺寸、孔形状、材料和表面涂覆及处理。还可使用各种用于制造薄膜的树脂的共混料，以使制成品具有所需的质量。
在图1所示的实例中，载体材料通常由辊46发送。但是应理解可用其它方式提供载体材料10，包括直接形成薄膜的成形方法(图中未表示)。图1所示的载体材料10是非织造纤维材料。但是，应理解载体材料可以是平的薄膜、三维热塑性薄膜或非热塑性薄膜。
本发明的各种实例示于图2-3。但是应理解使用其它组合方法将弹性体薄膜层压在载体材料上也包括在本发明范围内。具体地说，薄膜材料和载体材料可包括多层结构。
图2是用上面方法制得的本发明层压物18的实例的放大的剖面简图。层压物18使制成品具有优良的弹性、加工性能和透气性能。本发明将载体材料10的机械耐久性特性赋予多孔弹性体薄膜12的表面。层压物18包括多孔的聚合物薄膜12和载体材料10。该薄膜的上表面14基本是平的。许多三维结构或隆起36限定薄膜12的下表面16。各个隆起36的末端39限定孔38。各个孔38由侧壁37限定。注意壁37由平的上表面14朝孔38逐渐减小(taper)。侧壁37的剖面逐渐变薄，这归因于当薄膜12经过真空室时由于薄膜12上的压力差而导致的拉伸或变形。载体材料10的第一表面40粘结在弹性体薄膜12的平的上表面14上。载体10与薄膜12熔合和/或用机械方法与之结合。
图3表示复合的层压物材料118，它包括具有平的表面114和三维表面116的三维多孔薄膜112。许多三维结构或隆起136限定薄膜112的下表面116。各个隆起136具有侧壁137和末端139，末端139限定孔138。具有上表面102和下表面104的相对平的或平坦的载体材料110层压在三维多孔薄膜112上，使得薄膜112的平表面114和载体材料110的下表面104层压在一起。
表1提供的层压物例子包括粘结在非织造(NW)载体材料上的透气性三维弹性体薄膜。由表可见，片料的拉伸强度、％伸长率、％应力和孔隙率显示该片料具有良好的转换性能。
永久应变百分数和在伸长300％时力松弛的百分数表明本发明层压物具有优良的弹性性能。另外，片料孔隙率数据表明用本发明层压物可获得宽的透气性范围。
表 1薄膜 孔图案薄膜厚度NW织物单位重 300％伸长滞后 在100％伸长时片料孔隙率共混物 (微米)量 & NW类型拉伸残余形变(％) 力松弛(％) 的横向力(g/cm) (CFM/平方英尺)A 8.75六边形 51 22.7gsm SBPP 6 21 215A 8.75六边形 71 22.7gsm SBPP 5 20 240A 8.75六边形 89 22.7gsm SBPP 5 20 242A 8.75六边形 71 20gsm SBPP 5 21 215A 8.75六边形 71 25gsm SBPP 5 20 165A 8.75六边形 71 31gsm HECPP 6 19 224B 8.75六边形 71 18gsm SBPP 3 21 418 180B 20正方形 51 18gsm SBPP 2 19 390 65B 20正方形 71 18gsm SBPP 3 18 447 43B 20正方形 89 18gsm SBPP 2 16 524 32B 22六边形 51 18gsm SBPP 2 17 366 30B 22六边形 71 18gsm SBPP 2 16 498 12
在上表1的数据中共混物A包括约94％ABA嵌段共聚物弹性体/5％滑爽和防粘浓缩物/1％白色浓缩物。共混物B包括约ABA嵌段共聚物弹性体/23％聚烯烃弹性体/5％滑爽和防粘浓缩物/1％白色浓缩物。
非织造物(NW)的织物单位重量和类型如下“gsm”表示每平方米的克数；“SBPP”是纺粘的聚丙烯；“HEC PP”是高伸长率的梳理的聚丙烯。
弹性滞后用于定量表示弹性性能。高的弹性性能定义为伸长300％后拉伸残余形变约小于10％并且力松弛约小于20％。如图4所示，用如下方法测定试样的滞后1)将1″×3″的薄膜或层压物试样置于英斯特朗试验仪的夹具中；2)以每分钟20英寸的速度将试样(1)第一次拉伸(循环1伸长)至所需的伸长率(例如300％)；3)记录达到所需伸长率(300％)时的力(F1)；4)将试样在所需的伸长率(300％)(2)保持30秒，随后记录力(F2)；5)使仪器(3)回复至初始状态(零伸长)；6)将试样(4)在松弛状态保持30秒；7)以每分钟20英寸的速度将试样(5)第二次拉伸(循环2伸长)至所需的伸长率(例如300％)，记录薄膜受力前在试验仪夹具中的移动距离(A)；8)将试样(6)在所需的伸长率保持30秒，随后(7)松弛。
图4是两次300％伸长循环的滞后图。拉伸残余形变是通过初始伸长、保持和松驰循环试验试样永久变形的尺度。具体地说，拉伸残余形变是第二次循环测得的伸长(A)除于所需的伸长率(300％)的比例。在本实施例中，8/300＝0.0267或2.67％形变。力松弛定义为经第一次循环的拉伸和保持状态后的力的损失。从数学上说，力松弛是(F1-F2)/F1，它通常用百分数表示。
在100％伸长率时的横向力是在横向将层压物伸展100％时所需力的尺度。用ASTM D-882所述方法测定拉伸性能(TD力)。
片料的孔隙率数据是空气流过层压物的尺度。该孔隙率是用ASTM D-737测定的。
尽管在本文中将本发明描述成主要用作一次性吸收产品的侧片，但可理解在许多其它用途和场合实施本发明也是有利的。在不偏离包括在所附权利要求中的本发明精神和范围的情况下可作的各种变化和改进对本领域的普通技术人员是显而易见的。所有这些变化均在本发明范围内。
权利要求
1.一种复合材料，它包括具有一个平的表面和一个三维表面的三维弹性体多孔薄膜和至少粘结在该弹性体薄膜的平的表面上的载体材料。
2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述载体材料包括纤维材料；
3.如权利要求2所述的复合材料，其特征在于所述纤维材料包括非织造材料。
4.如权利要求2所述的复合材料，其特征在于所述纤维材料包括蓬松的纤维。
5.如权利要求2所述的复合材料，其特征在于所述纤维材料包括织造材料。
6.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述载体薄膜包括至少一层聚合物薄膜材料。
7.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于所述弹性体薄膜包括天然聚合物材料、合成聚合物材料，它们包括异戊二烯类、丁二烯-苯乙烯材料、苯乙烯嵌段共聚物及其共混物。
8.如权利要求2所述的复合材料，其特征在于所述纤维材料包括聚酯、聚烯烃、丙烯酸类、人造纤维、棉或其它纤维素材料及其共混物。
9.如权利要求2所述的复合材料，其特征在于所述纤维材料的织物单位重量约为5-150g/m2。
10.如权利要求9所述的复合材料，其特征在于所述纤维材料的织物单位重量约为15-35g/m2。
11.一种吸收制品，它包括用权利要求1所述复合材料制得的面片、吸收衬垫和不渗透流体的背片。
12.一种制造多孔的弹性体复合材料的方法，它包括(a)提供具有上表面和下表面的熔融或半熔融弹性体薄膜的连续部分，该弹性体薄膜是在预定温度下提供的；(b)将载体材料置于弹性体薄膜的上表面上；(c)任选地向所述薄膜和载体材料提供压力；(d)使弹性体材料的下表面受到流体压力差的作用；(e)将该压力差保持一段时间，所述时间足以在弹性体薄膜中形成许多三维多孔结构，并足以将载体材料粘结在弹性体薄膜的上表面上，形成透气性弹性体复合材料。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于中所述载体材料包括轻型材料，它是在零或接近零的张力下施加至薄膜上的，其中所述载体材料被连续地置于弹性体薄膜上而不破坏载体材料的完整性。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述载体材料在预定的接触点上被置于弹性体薄膜的上表面上，所述接触点位于所述弹性体薄膜经受压力差的位置之前。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述预定的接触点位置部分取决于弹性体薄膜预定的温度、载体材料预定的温度以及载体材料对薄膜的预定的接触压力。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于在预定的位置载体材料被置于所述薄膜上，使得对压力差的阻断或干扰最小。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于当载体材料被置于薄膜的上表面上时，向薄膜施加附加的热量。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于在将载体材料置于薄膜上之前对其进行加热。
19.如权利要求12所述的方法，其特征在于在将载体材料置于薄膜上之前对其进行冷却。
全文摘要
公开了一种透气性三维弹性体复合层压物(18)及其制造方法。将载体材料(10)置于弹性体薄膜(12)的连续部分的上表面上,形成复合材料。向薄膜材料的下表面施加压力差,其时间足以在薄膜中形成三维多孔结构(36)。
文档编号A61F13/15GK1248937SQ97198750
公开日2000年3月29日 申请日期1997年10月9日 优先权日1996年10月10日
发明者J·E·佩尔凯 申请人:屈德加有限公司