具有阻挡性能的层压制品的制作方法

专利名称：具有阻挡性能的层压制品的制作方法
本申请是申请系列号为08/929432，于1997年9月15日提交的，名为“适用于理想的环紧固部件的可透气阻挡层复合件”的共同未决的美国专利申请的部分继续申请，该申请的全部内容在此提供作为参考。
背景技术：
发明领域本发明涉及具有布状特性的层压制品，并且该层压制品用作阻挡液体通过并具有改良的抗病毒通过性能的阻挡层。这种层压制品有许多用途，它包括一次性和有限使用的包覆物，例如手术服和工作服。其它应用包括个人护理用品如一次性尿布、训练裤、失禁者穿戴品和女性月经用品的部件。这些制品的阻挡层是不同的，但对于例如医疗产品如手术被单和手术服来说要求很高。薄膜部件可提供完全阻挡性能，但通常是不舒适的，而且缺乏使潮湿蒸汽通过的能力，即缺乏可透气性，对许多应用来说，传统的非织造物没有提供充分的保护。透气的轻质薄膜与非织造物的层压制品可满足许多应用的要求，但通过传统方式粘合时，将会危及针对最苛求的医疗用途的阻挡层保护。本发明包括具有特别适合这种医疗和其它用途的改进的阻挡性能的层压制品，其中改进的阻挡层特别重要。
背景该技术涉及适合医疗和其它应用的薄膜与非织造物的层压制品。例如，共同转让给Wahlquist和Shultz的美国专利4379192描述了这种层压制品，该层压制品是通过对熔喷非织造物和聚合物薄膜的组合层加热和加压并构图案后形成。该层压制品既是适合医疗用途的吸收层又是适合医疗用途的不可渗透的阻挡层。而且，已知如共同转让给McCormack的美国专利5695868说明的形成包括透气薄膜的层压制品，该层压制品用作例如一次性尿布的背片层部件。特别是，医疗用途要求具有高水平的阻挡病毒透过的性能，因此，希望提供一种可透气材料，该透气材料具有改进的阻挡性能，且在一次性使用和单一用途下成本固定。
发明概要本发明涉及一种预粘接图案的非织造物和一种薄膜的层压制品，还涉及制造这种层压制品的方法，和作为具有可透气布状特性的高阻挡材料的层压制品的应用。根据本发明，薄膜最好粘接到非织造物上的预粘接图案区域内，而且不会对粘接面积中薄膜的整体性产生有害的影响。在优选的医疗应用方面，薄膜是薄的和微孔的，同时保持所需水平的阻挡病毒透过性能。不需要添加粘合剂而是通过平滑砑光可实现热粘接，其中光滑辊压粘接通常使层压制品内的薄膜厚度保持基本均匀。有利的实施例包括利用一个粘接层与mLLDPE(茂金属或“单点”催化聚乙烯)或传统的LLDPE(线性低密度聚乙烯)的共挤出薄膜粘接的聚烯烃纺粘非织造物，该粘接层包含与纺粘非织造物面对面接触的“单点”(或茂金属)催化LLDPE的非晶态聚合物(例如，小于30％结晶度)，和/或与纺粘非织造物面对面接触的其它非晶态聚合物。非晶态粘接层可包括而且对于大多数应用来说包括至多75％，而通常在约45％至约70％之间的填充物，该填充物下面将详细描述。粘接层的聚合物成分还可包括结晶体成分，其含量通常在从约45％至75％之间，还可包括用来降低成本或赋予理想性能或改进制造方法的其它聚合物，只要这种添加的成分不会导致如下所述的层压制品的剥离强度小于约25克，最好不小于45克。非织造物层包含或者均匀或者不均匀的粘接印痕的粘接图案，从而形成占据任何100平方厘米的非织造物表面至少约80％的未粘接面积。另外，粘接频率提供了从约100至约600个粘接点/平方英寸，有利的是从约200至约500个粘接点/平方英寸范围内的图案密度。薄膜层或者是多层或共挤出结构，或者是具有粘合性能的所述非晶态的单层，该多层或共挤出结构具有上述柔性的非晶态聚合物的暴露层，而在任何一种情况下，薄膜层可以是舒适的和适合非织造物部件的微孔液体阻挡层。为了提高布状美感，通过在层压到非织造物上之前拉伸薄膜，随后允许层压制品松弛或缩回，以便在薄膜和非织造物保持牢固连接的粘接面积之间产生未粘接的交粘的长丝或纤维的有织纹表面，从而形成缩回的层压制品。本发明还包括制造层压制品的方法，该方法最好以流水线作业方式实施，因而不需要存储非晶态层薄膜的卷。
详细描述定义如这里所使用的下列术语具有特定的含义，除非上下文要求不同的含义，或表达出不同的含义；而且单数通常包括复数，除非另有说明，复数一般包括单数。
“非织造物”是指一种纤维或长丝的幅面料，它是通过在部分或全部纤维或长丝之间形成粘接而非通过针织或编织来形成的。这种粘接例如可通过热、粘合剂或机械方式如缠结来形成的。
“纤维”指通过将一股连续纤维切割成例如2至5厘米的长度而形成的确定长度的一股细长纤维束，例如切断纤维。纤维团可具有相同或不同的长度。
“长丝”指通常连续的纤维股，它具有很大的长径比，例如1000或更高。
“纺粘”是指这样形成的长丝非织造物，即通过将聚合物熔融挤出成纤维股，该纤维股通常通过高速空气被骤冷并拉丝以便加强长丝，经常通过施加热和压力图案，以将长丝收集在成形表面上并粘接。纺粘工艺例如在下列专利中作了描述即专利权人为Appel等人的美国专利4340563，专利权人为Matsuki等人的美国专利3802817和专利权人为Dorschner等人的美国专利3692618，其详细内容在此提供作为参考。
“非晶态聚合物”，当在此用来描述或者是多层薄膜部件或者是单独涂布层的粘接层时，非晶态聚合物指热塑聚合物，例如某些聚烯烃，该聚烯烃的密度在从约0.85至约0.94克/立方厘米，最好约0.85至约0.89的范围内，并具有低的结晶度，例如小于约30％，例如它们通常用作粘合剂成分，并具有有限的热熔化性能。
“热点粘接”指使待粘接的纤维织物或纤维幅面料经过加热的砑光辊和砧辊之间。砑光辊上以一定方式形成图案，以便整个织物不能在其整个表面上粘接。砑光辊的许多图案由于功能和美学原因而不断发展。对本领域的普通技术人员来说，可以理解粘接面积百分比一定是以近似值或范围来加以描述，因为粘接针销通常是锥形，且随着时间流逝会磨损。本领域的普通技术人员还认识到作为基准的“针销/平方英寸”和“粘接点/平方英寸”一定程度上是可以互换的，因为砧针销在基底上将产生与砧上的针销的尺寸和表面关系基本上相同的粘接点。一个图案的例子具有一些点，它是如专利权人为Hansen和Pennings的美国专利3855046中所教导的具有约200个粘接点/平方英寸的Hansen Pennings或“H&P”图案。H&P图案具有方形点或针销的粘接区域，其中每个针销可具有0.038英寸(0.965毫米)的侧向尺寸，例如，这将产生具有约30％的粘接面积的图案。另一种典型的点粘接图案是扩展的Hansen和Pennings或“EHP”粘接图案，它产生了约15％至18％的粘接面积，该图案可具有例如侧向尺寸为0.037英寸(0.94毫米)，而针销密度为约100个针销/平方英寸的针销密度的方形针销。标记为“714”的另一种典型的点粘接图案具有方形针销的粘接区域，其中例如每个针销可具有0.023英寸的侧向尺寸，以形成15％至20％的粘接面积和约270个针销/平方英寸。另外的一般图案包括“Ramisch”菱形图案，它带有8％至14％的粘接面积和52个针销/平方英寸的重复的菱形，以及线编织图案，该图案看起来象其名字所提示那样，例如象窗纱，并且具有15％至20％的粘接面积和302个针销/平方英寸。通常，粘接面积百分比从织物层压制品幅面料的面积的约10％至约30％的大范围内变化，而针销/平方英寸的数量也在一个大范围内变化。然而，粘接图形实际上可无限组合，根据本发明只有选择的粘接图案是有用的。它们的粘接面积范围为从约5％至约40％，最好为从约10％至约25％，而粘接频率范围为每平方英寸从约100至约600，最好为每平方英寸从约200至约500。当用于此时，术语“预粘接”非织造物指其上已粘接图案的那些非织造物，该图案是根据这些参数定义为有用的图案。如本领域中所公知，这种热图案砑光幅面料的点状粘接将层压制品的各层固定在一起，并通过在每层内将长丝和/或纤维粘接，从而使每个独立层具有整体尺寸。而且公知的是，幅面料的柔性受选择的粘接图案影响，因为长丝可在粘接点之间保持未粘接，并可自由移动以允许幅面料挠曲。相反，完全粘接或在每个纤维接触点粘接的幅面料，例如挤出涂覆或溶剂粘合幅面料，倾向于抵抗挠曲并成为刚性部件。
试验程序水压头水压头试验是测量织物的液体阻挡性能。水压头试验确定在预定量的液体透过之前织物所支承的水的高度(以毫巴计)。较高的水压头读数表示织物的阻挡液体渗透性能优于具有较低水压头的织物。根据联邦试验标准191A，方法5514进行水压头试验。
水蒸气透过速率试验样品材料的水蒸气透过速率(WVTR)通常根据ASTM标准E96-80来计算。从每种试验材料和一片CELGARD2500薄膜的对比样上切取直径为3英寸的圆形样品，该CELGARD2500薄膜购自新泽西州Sommerville的Hoechst Celanese公司。且CELGARD2500薄膜是微孔聚丙烯薄膜。每种材料制备三个样品。测试皿为代号681的Vapometer杯，它购自宾西法尼亚州，费城的Thwing-Albert仪器公司。在每个Vapometer杯中倒入100ml蒸馏水，然后将试验材料和对比材料的单个样品横放在各个杯的顶部敞口上。旋紧突缘，以便沿着每个杯的边缘形成密封(不使用密封剂油脂)，同时在6.5厘米直径即约33.17平方厘米敞露面积的圆上，使有关试验材料或对比材料暴露于环境大气中。对该杯称重并将其放在设定在37℃(100°F)温度下的强制通气烘箱中。烘箱为恒温烘箱，外部空气循环通过其中，以防止水蒸气在内部积累。合适的强制通气烘箱例如是Blue M Power-O-Matic 60烘箱，它购自Blue Island，伊利诺斯的Blue M电器公司。24小时后，从烘箱中取出杯并再次称重。按下式计算初步试验水蒸气透过速率值试验WVTR=(24小时期间失重克数)×315.5(克/米2/24小时)烘箱内部相对湿度不特意控制。
在预先设定100°F(37°C)和环境相对湿度的设定条件下，CELGARD2500薄膜对比样品的WVTR被规定为5000克/米2/24小时(克/米2/24小时)。据此，每个试验进行测试对比样品，然后采用下式将初步试验值校正到设定条件WVTR=(试验WVTR/对比WVTR)×5000克/米2/24小时(克/米2/24小时)带条抗拉带条抗拉测量织物或薄膜的最大断裂负载和最大断裂伸长百分率。该试验中测量负载(强度)以克计，伸长率以百分比计。在带条抗拉试验中，两个夹钳将材料固定在同一个平面内，每个夹钳具有与样品面对接触的两个钳口。它们通常垂直分开3英寸，并以规定的延伸率移动离开。利用样品尺寸为3英寸乘6英寸，钳口面对尺寸为1英寸高乘3英寸宽，延伸的恒定速率为300毫米/分，获得带条抗拉强度和带条伸长率的值。该试验中可使用购自1001 SheldonDr.,Cary,NC 27513,Sintech公司的Sintech2测试仪，购自2500Washington ST.,Canton,MA 02021 Instron公司的Instron ModelTM，或者购自10960 Dutton Rd.,Phila.,PA 19154 Thwing-AlbertInstrument Co.，的Thwing-Albert Model INTELLECT Ⅱ。报告的结果是三个测试样品的平均值，且可利用样品在横向(CD)或纵向(MD)上进行试验。
剥离试验在剥离或分层试验中，对层压制品做试验，以测量将层压制品的各层拉分开的拉力值。利用织物的规定宽度、夹钳的钳口宽度和延伸的恒定速率来获得剥离强度值。对于具有薄膜侧面的样品来说，样品的薄膜侧面覆盖有遮蔽胶带或某些其它适合的材料，以防在试验期间薄膜被撕开。遮蔽胶带只在层压制品的一侧上，这样不利于样品的剥离强度。该试验使用两个夹钳，以便将材料固定在同一个平面内，每个夹钳具有与样品面对接触的两个钳口。它们通常垂直分开2英寸以便启动。样品尺寸是4英寸宽乘必要的长度，以便使足够的样品长度分层。钳口面对尺寸是1英寸高乘至少4英寸宽，延伸的恒定速率是300毫米/分。样品用手足量分层，以允许其夹固就位，夹钳以规定的延伸速率移动分开，以便将层压制品撕开。样品的两层之间撕开成180度分离，报告的剥离强度是三个样品的平均值，最大负载以克计。当层压制品撕开16毫米时，开始测量力，一直到分层共170毫米为止。该试验中可使用购自1001Sheldon Dr.,Cary,NC27513,Sintech公司的Sintech2测试仪，购自2500 WashingtonST.,Canton,MA 02021,Instron公司的Instron Model TM，或者购自10960 Dutton Rd.,Phila.,PA 19154,Thwing-AlbertInstrument Co.，的Thwing-Albert Model INTELLECT Ⅱ。该试验可利用样品在横向(CD)或纵向(MD)上进行。
Martindale磨损试验该试验测量织物的相对抗磨损性。在每平方英寸重量为1.3磅条件下经过120个周期后，报告的试验结果在1至5的范围内，5是最小磨损，而1是最大磨损。该试验利用购自英国West Yorkshire的James H.Heal&有限公司的Martindale磨耗和磨损测试仪，例如型号103或型号403进行。使用的磨蚀剂是36英寸乘4英寸乘0.05厚的硅橡胶轮，该硅橡胶轮用玻璃纤维加强，并具有橡胶表面硬度81A，硬度计A柱为81加或减9。磨蚀剂由GA30065,Marietta,NE,925工业园，美国康涅狄格州硬橡胶的经销商，Flight Insulation公司供应。
基重在此描述的不同材料的基重根据联邦试验方法191A/5041确定。样品材料的样品尺寸是15.24×15.24厘米。每种材料可获得三个值，然后求平均值。下面报告的值是以克/平方米(gsm)为单位的平均值。
病毒阻挡性结果根据ASTM F1671-97a测量。在该试验中，样品按规定的时间和压力顺序接受包含病毒的培养基。渗透视觉观察经过分析程序补充，可观察到可见的病毒，这些可见病毒即使看不到液体渗透时也可透过材料。对于试验样品来说，病毒渗透的任何迹象就等于失败。对于报告的试验，使用程序A(无载体样品)。
血阻挡性结果根据ASTM F1670-95获得。除了合成血模拟装置用做激发材料，且病毒观察本身用来确定何时或是否发生渗透外，该试验程序与ASTM F1671-97a类似。结果以通过(“合格”)或失败报告。
如这里所使用，术语“均匀薄膜厚度”或“恒定薄膜厚度”指通过SEM(扫描电子显微镜检查)测量的层压制品内的薄膜的横截面厚度，所述显微镜放大至少1000倍，并基于在粘接区域内和粘接区域外的10个读数的平均值不会变化超过约25％，对于许多应用来说，不会变化超过约10％。
附图的简要描述

图1是制造本发明的改进的阻挡层层压制品的方法的示意图；图2是根据先有技术的方法通过热点状粘接获得的层压制品的横截面的示意图；图3是类似图2的视图，它表示本发明的层压制品；图3A是类似图3的视图，它表示根据本发明的包含两层共挤出薄膜层压制品的层压制品；图4和5表示本发明的有用的预粘接图案。
参照附图和表示一些实施例的实例来描述本发明。对本领域的普通技术人员来说，显然这些实施例不代表本发明的全部范围，实际上本发明广泛应用于由附后的权利要求书所限定的变化形式和等同范围内。可以理解权利要求书的范围可扩展到所有这些变化和等同范围。
对本领域的普通技术人员来说，显然本发明的方法和阻挡材料适合许多薄膜和预粘接图案的非织造物层，以产生具有广泛变化性质的阻挡层和可透气的阻挡材料。然而，作为本发明的阻挡材料为了有效的起作用，选择这些部件最好应考虑许多因素。例如，薄膜必须足够坚固耐用，以便在必要的低基重下能够接收处理，以提供所需的挠曲性和柔软性以及保持低成本。除了薄膜必须能够有效的粘接到非织造物层上，并保持阻挡性能，当需要时，还保持蒸汽透过速率。对于一些应用，复合物还制成不透明的。
符合这些要求的薄膜包括聚合物，例如聚乙烯、聚丙烯、包括聚烯烃和共聚物例如乙烯与丙烯共聚物的混合物，例如，它们通常基重在从约10gsm至约50gsm的范围内，有利的是对于阻挡层部件的应用来说，在从约15gsm至约30gsm的范围内。在拉伸前的薄膜厚度通常在从约10μ到约30μ的范围内，有利的是对于许多应用来说，在约15μ到约20μ之间。具体的例子包括线性低密度聚乙烯，例如由Midland,Michigan的Dow化学公司供应的Dowlex2035、NG3347、NG3310、AFFINITYPT1409和Elite5200。薄膜成分最好包含至少约占这种薄膜的重量的40％的填充物，例如碳酸钙，特别是约占这种薄膜的重量的45％至约70％。填充物的例子包括购自Sylacauga,Alabama的English China Clay的Supercoat碳酸钙，它包含重量约占1.5％的硬脂酸或者廿二碳烷酸的涂层，以增强填充物的分散效果。特别有利的薄膜样品包括共挤出薄膜，该共挤出薄膜在一侧或两侧具有非晶态聚合物的外层，例如富丙烯的聚α-烯烃三聚物或共聚物，它不需要独立涂敷的粘接层即可粘接到面层上。另外，非晶态聚合物层还可包括热熔化粘合剂或其它非晶态聚α-烯烃树脂，它最好具有100000mPa.sec或更大的熔融粘度，其数量例如至多约为聚合物重量的50％，只要能保持上述可透气阻挡层性能即可。通常，粘接剂的其它例子包括，但不限于聚酰胺、乙烯共聚物例如乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯丙烯酸(EAA)、乙烯丙烯酸甲酯共聚物(EMA)和乙烯正交丙烯酸丁酯共聚物(ENBA)、木松香及其衍生物、碳氢化合物树脂、聚四氟乙烯树脂、无规立构聚丙烯、非晶态聚丙烯。还包括主要的非晶态乙烯丙烯共聚物，它一般以乙丙橡胶(EPR)为人所知，和被称为增韧聚丙烯(TPP)和烯属的热塑聚合物的一组材料，这里EPR是通过聚丙烯或聚丙烯/聚乙烯混合物在反应器内的多级聚合作用机械散布或分子散布。商业上可获得的非晶态聚α-烯烃，例如用于热熔化粘合剂中的非晶态聚α-烯烃适合用于本发明，它包括但不限于购自Odessa,TX,Huntsman公司的REXTAC乙烯-丙烯APAO E-4和E-5和丁烯-丙烯BM-4和BM-5，和REXTACRT2301、RT2503A、RT2780和RT2557-52R，和购自德国，Marl的Huls AG的VESTOPLAST792。这些非晶态聚烯烃一般在Ziegler-Natta载体催化剂和烷基铝辅助催化剂上合成，而且，烯例如丙烯与不同量的乙烯、1丁烯、1己烯或其它材料中的一种或多种聚合，以形成主要的无规立构碳氢化合物链。不同类的非晶态聚合物的一个例子是购自Wilmington,Delaware的Montell USA公司的Catalloy聚合物，它是烯属多级反应产物，其中非晶态乙烯丙烯无规共聚物分子散布在主要的半晶质高百分比丙烯单体/低百分比乙烯单体的连续基体内，它的一个例子在专利权人为Ogale的美国专利5300365中描述。也有用的是一些弹性聚丙烯，例如在专利权人为Yang等人的5539096号美国专利和Resconi等人的5596092号美国专利中作了描述，其全文在此提供作为参考，和聚乙烯，例如购自Midland Michigan的Dow化学公司的AFFINITYEG 8200和购自Houston,TX的EXXON的EXACT4049、4011和4041，以及其混合物。仅在一侧上具有粘接层的复合物可以有可根据需要具备较高的水蒸气透过速率的优点。这种薄膜以专利权人为McCormack和Haffner的名义，名称为“可透气填充薄膜层压制品”，1997年9月15日申请，申请号为999562的共同转让美国专利申请中详细描述，其内容在此提供作为参考。对于本领域的普通技术人员来说，根据这里提供的例子，其它薄膜层也是显而易见的。
选择预粘接图案的非织造物层，以便与薄膜或粘接层相适应，并且具有足够适合预期用途的例如基重、松密度和强度的性质。主要由于经济上的原因，非织造幅面料是优选的，特别是纺粘非织造物，该纺粘非织造物的基重例如在从约10gsm至约50gsm的范围，通常在从约15gsm至约25gsm的范围内。选择非织造物层的成分，以便与薄膜层相适应，与此同时，在预期应用中提供所需的性质。通常有用的是合成聚合物，诸如聚烯烃，如聚乙烯、聚丙烯的混合物，和包括丙烯与乙烯的共聚物。这种非织造物在上面已经描述，并在此提供作为参考。对于本领域的普通技术人员来说，其制造是公知的。特定的例子包括购自Kimberly-Clark Corporation,Dallas,Texas的ACCORD纺粘非织造物。上述面层的粘接图案提供粘接之间的环形网眼以提供布状特性，这是理想的。有用的例子包括HHD图案，它包括具有约460针销/平方英寸的点粘接，以构成约15％至约23％的粘接面积，线编织图案，该图案看起来象其名字所提示那样具有窗纱的外观，并且带有约15％至约20％的粘接面积的约302个针销/平方英寸，以及上述Ramish图案。对于纺粘面层网，一个有利的粘接图案是“S”织纹图案，这在以专利权人为McCormark、Fuqua、和Smith，名称为“具有改进的强度和抗磨损性的非织造物粘接图案形成的织物”，1997年9月15日申请，申请号为929808的共同转让美国专利申请中详细描述，其内容在此提供作为参考。在所有情况下，粘接面积百分比一般是在约5％和约40％之间的范围内，而通常在约10％和约25％之间，且粘接密度从约100至约600/平方英寸，经常在从约200/平方英寸至约500/平方英寸。另外，对于衣服和手术被单部件应用来说，非织造物理想的具有如上测量的抗张强度，该抗张强度在机器方向上至少约3000克，而在横截机器方向上至少约1500克，有利的是如上测量的Martindale磨损至少约为3。
非晶态聚合物粘接层粘接到面层和薄膜层上，根据需要，在其之间提供单层或共挤出薄膜部件的粘接，与此同时不会影响水蒸气透过性。有利的是粘接层作为薄膜层本身的共挤出部件提供。
根据上述层压制品剥离试验测量的非织造物和薄膜之间的粘接强度最好在至少约25克，有利的是至少约45克，或者在一些情况下至少约60克，以防止使用时不理想的分层。另外，对于许多应用来说，特别是作为手术服织物，例如，复合物具有根据上述水头试验测出的水压头，该水压头至少约为50毫巴水，有利的是至少约90毫巴。而且，复合物将最好通过上述抵抗病毒渗透的试验。特别是当用做手术服织物时，复合物将具有至少约300克/平方米/24小时的水蒸汽透过速率，且有利的是至少约800克/平方米/24小时的水蒸汽透过速率，为提供进一步的舒适度，应为至少约3000克/平方米/24小时的水蒸汽透过速率。
参见图1，它表示形成多层薄膜10的工艺。多层薄膜10由共挤出薄膜设备40例如浇注或吹制单元形成。典型的，设备40包括两个或多个聚合物挤出机41或在形成单层薄膜时是单个挤出机。薄膜10挤进一对轧辊或冷却辊42中，其中一个冷却辊42可形成图案，以便在新形成的薄膜10上形成轧花图案。这是特别有利的，以便降低薄膜的光泽，使其具有不光滑的饰面。典型的，初始形成的薄膜10具有约25至60μm的总厚度28，在多层薄膜的情况下，例如第一或粘接层具有可以是总厚度的约5％至50％的初始厚度。
薄膜10从共挤薄膜设备40引导到薄膜拉伸单元44，例如机器方向定向器，该机器方向定向器由销售商例如Providence,RhodeIsland的Marshall and Williams Company提供。这种设备44具有多个拉伸辊46，该拉伸辊46在薄膜的机器方向上逐渐拉伸薄膜10并使之变薄，该机器方向是薄膜10在如图1所示的工艺中的移动方向。在离开薄膜拉伸单元44之后，根据施加的拉伸度，薄膜10应具有减小的厚度。
单层或多层薄膜10可立即粘接到一个或多个支承层30上，以形成多层薄膜/非织造物层压制品32。再次参见图1，传统的纤维非织造幅面料成形设备48，例如一对纺粘机械用来形成支承层30。长的基本上连续的纤维50沉积在成形线52上，以形成未粘接幅面料54，然后，该未粘接幅面料54通过一对粘接辊56输送，以施加预粘接图案，并将纤维粘接在一起，还可以增加合成的幅面料支承层30的撕裂强度。一个或两个辊常加热以便有助于粘接。其中一个辊56还设有图案，以便使幅面料30的预定的粘接表面区域上形成离散的粘接图案。另一个辊通常是平滑的支承辊，但根据需要该辊也可设置图案。一旦多层或单层薄膜10已经充分变薄并定向，且支承层30已经形成，则两个部件引入到一起，并利用一对平滑层压辊58将其相互层压。如果需要，例如通过使辊62退绕，可增加第三部件例如另一个图案粘接非织造物30。如与粘接辊56一起，层压辊58可加热。一旦层压制品32离开层压辊58，它可缠绕到辊60上，以便随后处理。作为替换，层压制品32可连续流水线作业，以便进一步处理或转化。
薄膜10加热的温度取决于薄膜的成分以及复合材料的透气性和其它理想的最终性能。在多数情况下，薄膜将加热到在其熔点之下不高于10度的温度。加热薄膜的目的是允许其迅速拉伸而不会导致薄膜破坏。拉伸量取决于聚合成分，但通常，薄膜可拉伸到其原始长度的约300％或更多(即，1厘米长度，例如将拉伸到3厘米)，但小于倾向于导致薄膜破坏的量。对于大多数具有基于聚烯烃的薄膜的应用来说，例如拉伸将是原始薄膜长度的至少200％，且通常在约250％至500％的范围内。如下面详细描述，使用非晶态聚合物避免需要用于单独粘接，且包含非晶态聚合物的层压制品例如在轧辊58处由热能软化。在轧辊58之后，两层可允许松开，通过或不通过加热，层压制品可以减小的速度缠绕，例如轧辊速度的80％至90％，以允许薄膜10缩回，从而如果需要在面层30的粘接面积之间释放纤维。如果需要，相结合的层可退火处理，通过与加热辊(未表示)接触，该加热辊以几乎是缩回层压制品的速度受到驱动，以避免显著增加的拉伸。退火温度根据层的成分而变化，但可以例如在用来拉伸的15°的温度内。退火后，结合层可冷却，例如，如果需要，通过与气刀的空气或冷却辊接触，或直接收集到辊60，或者引导至转化线，以便用于个人护理用品中。尽管未表示，如果需要，可使用轧花步骤，以便通过例如以本领域的普通技术人员所公知的方式将复合物送到轧花辊之间，从而使复合物上形成引人的图案。
参见图2，它表示以传统方式通过加热和加压涂敷图案形成了复合物的一个实施例的横截面视图。在粘接区域112之间的未粘接区域110在纺粘面层114内成形，该纺粘面层114在每个热层压制品粘接点112处粘接到薄膜116上。如图所示，薄膜厚度在层压制品粘接点区域内减小，这导致潜在的薄膜的整体性损害。对于具有非晶态粘接层的一个单层薄膜或者一个多层薄膜来说，这种效果在通过热和/或压力粘接的图案中是典型的。
参见图3，它表示与图2类似的本发明的复合物的视图。在这种情况下，复合物210是具有粘接点214的图案的预粘接非织造物层212与单层薄膜216的层压制品，该单层薄膜216在每个预粘接点214处粘接到非织造物层212上。如图所示，薄膜216的厚度较固定，且表现出阻挡层损害的危险降低。
除了薄膜包括多部件、基层320和粘接层318之外，图3A是类似图3的视图。而且，薄膜再粘接到非织造物310上，在预粘接点314，该非织造物310包括长丝312。
图4和5表示根据本发明的复合物的预粘接非织造物部件的有用的典型的预粘接图案。图4表示具有预粘接区域400的上述“S织纹”，图5表示具有预粘接区域500的上述“EHP”。
示例对于下列例子，除非指出，如图1所示的过程用来形成复合物。
例子1对于该例子，使用的薄膜是浇注的共挤出“AB”薄膜，该浇注的共挤出“AB”薄膜具有基层，该基层包含重量百分比为27％的Dowlex2035(0.919克/立方厘米密度，熔融指数在190℃时为6克/10分)，23％的Affinity PT1409(0.911克/立方厘米密度，熔融指数在190℃时为6克/10分)，这两种材料都购自Dow Chemical Co.,58％的SupercoatTM，涂有硬脂酸的重质CaCO3，它由English China Clay供应，和粘接层，为了层压到纺粘物上，该粘接层的一侧包含以重量百分比计为66％的SupercoatTMCaCO3,8％RextacRT 2503A，由Huntsman Polymers供应的非晶态富丙烯的聚α-烯烃，和26％AffinityEG 8200(0.87克/立方厘米密度，熔融指数在190℃时为5克/10分)，购自Dow Chemical Co.的弹性体聚乙烯。基层在拉伸前构成共挤出薄膜的总基重，即58gsm(约1.5密耳)的几乎80％，而粘接层为20％。该薄膜预热到125°F(52℃)，在单独的区域内，在140°F(60℃)下机器方向拉伸至3.8倍比率，并在199°F(93℃)时退火，然后利用平滑的钢辊(195°F或90℃)以197英尺/分(62米/分)速度连续的流水线作业层压到纺粘织物上，该钢辊以15磅/线性英寸(PLI)力夹紧抵靠不直接加热的平滑的橡胶辊(肖氏40A硬度)。约20gsm基重的纺粘物由约1.8但尼尔的长丝制成，该长丝由乙烯与3.5％丙烯(树脂6D43，由Union Carbide Corp.供应)的共聚物挤制，它预粘接(上述)“HDD”图案。层压制品允许缩回13％(从197英尺/分的辊速至171英尺/分的卷绕器速度)。形成的层压制品具有44gsm的基重，在55％应变下10530克的带条抗拉机器方向破坏负载，在85％应变下3835克的横截机器方向破坏负载，184克的层压制品纵向剥离强度，160毫巴的未支承的水压头，和4011克/平方米/24小时的WVTR。当作血渗透试验时，结果根据ASTM 1670是“合格”(零渗透)。类似的，当作病毒渗透试验时，结果根据ASTM F1671是“合格”(零渗透)。三个样品用于每个试验。
对比例子为此目的，使用的薄膜是浇注共挤出“AB”薄膜，该浇注的共挤出“AB”薄膜具有基层，该基层包含重量百分比为20％的Dowlex 2035(0.919克/立方厘米密度，熔融指数在190℃时为6克/10分),20％的Affinity PT 1409(0.911克/立方厘米密度，熔融指数在190℃时为6克/10分)，这两种材料都购自Dow Chemical Co.,60％的SupercoatTM，涂有硬脂酸的重质CaCO3，它由English China Clay供应，和粘接层，为了层压到纺粘物上，该粘接层的一侧包含以重量百分比计为70％的SupercoatTMCaCO3,5％Vestoplast 792，由Incof Somerset,NJ的Huls America供应的非晶态富丙烯的聚α-烯烃，和25％AffinityEg 8200(0.87克/立方厘米密度，熔融指数在190℃时为5克/10分)，购自Dow Chemical Co.的弹性体聚乙烯。基层在拉伸前构成共挤出薄膜的总基重即58gsm(约1.5密耳)的几乎80％，而粘接层为20％。该薄膜预加热到120°F(49℃)，在单独的区域内，在130°F(54℃)下机器方向拉伸至4.0倍比率，在215°F(101℃)时退火。该拉伸薄膜利用雕刻图案的辊以431英尺/分(170米/分)速度随后流水线作业层压到纺粘织物上，例如在图4的专利权人为Yeo等人的美国专利5599420中描述，其整个内容在此提供作为参考。在241°F(116℃)时，该辊以72磅/线性英寸(PLI)压力在220°F(104℃)抵靠平滑钢辊。约20gsm基重的纺粘物由约1.8但尼尔的长丝制成，该长丝由乙烯与3.5％丙烯(树脂6D43，由Union CarbideCorp.供应)的共聚物挤制，它用“HDD”图案(上述)预粘接。层压制品允许缩回5％(从431英尺/分的轧辊速度至408英尺/分的卷绕器速度)。形成的层压制品具有1.35osy(45gsm)的基重，在53％应变下9990克的带条抗拉机器方向破坏负载，在72％应变下4460克的横截机器方向破坏负载，130毫巴的未支承的水压头，3750克/平方米/24小时的WVTR，和108克的层压制品机器方向剥离强度。当作合成血渗透试验时，根据ASTM F1670样品是失败的。噬菌体试验(ASTM1671)没有实施，因为在不严格的血试验中的失败指出噬菌体试验也失败了。
对于本领域的普通技术人员来说，可以理解本发明在不超出前述说明的范围内可进行许多变型、修改和等同扩展。希望所有这些变化，改变和等同扩展由附后的权利要求书限定。为此目的，等效范围包括功能以及结构和成分的等同。例如，钉和螺杆是功能等同的紧固件，然而它们可以是不同的结构。
权利要求
1．一种层压制品，它包括一个薄膜层和一个非织造物层，其特征在于，所述非织造物层包含一个粘接区域的图案，在所述粘接区域内，所述薄膜与所述非织造物较紧密的连接，从而在所述薄膜层和非织造物层之间提供至少25克的层压制品的剥离强度，并且在层压制品内，所述薄膜具有通常均匀的厚度。
2．如权利要求1所述的层压制品，其特征在于，所述薄膜包括非晶态聚合物，该非晶态聚合物的密度在从约0.85克/立方厘米至约0.94克/立方厘米的范围内，且结晶度小于约30％，而且该薄膜是与所述非织造物面对面接触的粘接层。
3．如权利要求2所述的层压制品，其特征在于，所述非织造物的基重在从约10gsm至约50gsm的范围内，并且所述薄膜的厚度在从约10微米至约30微米的范围内。
4．如权利要求3所述的层压制品，其特征在于，所述薄膜包含填充物，该填充物的重量百分比为约40％至约75％，而所述层压制品具有至少约300克/平方米/24小时的湿蒸汽透过速率。
5．如权利要求2所述的层压制品，其特征在于，所述薄膜是多层共挤薄膜。
6．如权利要求3所述的层压制品，其特征在于，所述薄膜是多层共挤薄膜。
7．如权利要求4所述的层压制品，其特征在于，所述薄膜是多层共挤薄膜。
8．如权利要求4所述的层压制品，其特征在于，所述填充物包括碳酸钙。
9．如权利要求7所述的层压制品，其特征在于，所述填充物包括碳酸钙。
10．如权利要求9所述的层压制品，其特征在于，所述层压制品的湿蒸汽透过速率至少是约800克/平方米/24小时。
11．如权利要求3所述的层压制品，其特征在于，所述层压制品具有至少约50毫巴的水头。
12．如权利要求5所述的层压制品，其特征在于，所述薄膜包括LLDPE层，而所述非晶态层包括单点催化LLDPE，该单点催化LLDPE的密度小于约0.89克/立方厘米。
13．如权利要求12所述的层压制品，其特征在于，所述单点催化LLDPE层还包括非晶态聚α-烯烃。
14．如权利要求13所述的层压制品，其特征在于，湿蒸汽透过速率至少约为3000克/平方米/24小时，而抗磨损度至少为3。
15．如权利要求14所述的层压制品，其特征在于，所述所述非织造物包括丙烯聚合物纺粘物，而所述层压制品具有至少约3000克的机器方向张力。
16．一种包括如权利要求7所述的层压制品的医疗织物，且该医疗织物经过血阻挡和病毒阻挡试验证实合格。
17．一种包括如权利要求9所述的层压制品的医疗织物，且该医疗织物经过血阻挡和病毒阻挡试验证实合格。
18．一种包括如权利要求14所述的层压制品的医疗织物，且该医疗织物经过血阻挡和病毒阻挡试验证实合格。
19．如权利要求2所述的层压制品，其特征在于，所述非晶态粘接层包括重量在约45％至约75％之间的结晶体成分。
20．一种选自包括如权利要求16所述的医疗织物的手术服和手术被单的保护性包覆物。
21．一种选自包括如权利要求17所述的医疗织物的手术服和手术被单的保护性包覆物。
22．一种选自包括如权利要求18所述的医疗织物的手术服和手术被单的保护性包覆物。
23．如权利要求2所述的层压制品，其特征在于，所述非织造物与所述图案粘接区域之间的所述薄膜不连接。
24．一种包括权利要求23所述的层压制品的个人护理制品。
全文摘要
一种适合用于阻挡性衣服的复合材料,在下列条件下,即形成对应于预粘接位置的层压制品粘接点,且在粘接点之间的未粘接区域保持恒定的薄膜厚度,通过使具有非晶态聚合物层的薄膜(10)与预粘接非织造幅面料(30)层压来形成复合材料。当例如用于手术服材料时,复合物具有改进的抗病毒渗透性,且最好具有至少约300克/平方米/24小时的MVTR,和至少约50毫巴的水压头。在用作保护性包覆物例如手术服或被单的部件时,复合物提供舒适和保护,从而使薄膜损坏的危险减少。
文档编号A61F13/62GK1311734SQ99809070
公开日2001年9月5日 申请日期1999年7月13日 优先权日1998年7月31日
发明者A·L·麦科尔马克, W·B·哈夫纳 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司