专利名称：用于制造弹性体非织造层压材料的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造包含多条弹性体股线和非织造材料的弹性体非织造层压材料的方法及设备。更具体地讲，本发明涉及一种使包含多条弹性体股线和非织造材料的弹性体非织造层压材料的制造自动化的方法和设备。
背景技术：
一次性流体处理制品经常用织物、薄膜、泡沫、弹性体等的连续纤维网在高速转换加工生产线上制造。这些制品中很多优选包括弹性体区域或部件。弹性体部件典型在至少一侧、优选在两侧被非织造材料所覆盖。非织造材料与弹性体的这种组合在下文中称为弹性体非织造层压材料。
弹性体非织造层压材料典型包括粘合到非织造材料上的弹性体。该弹性体可包括弹性薄膜或弹性体股线。然而，弹性体股线通常比弹性薄膜优选，因为弹性体股线需要的材料较少，并且在排列和拉伸性能方面具有灵活性。在一种这样的层压材料中，多条弹性体股线在拉伸状态下被连接到非织造材料上，使得当弹性体股线松弛时，非织造材料聚拢在被粘合到弹性体股线上的位置之间形成皱褶。所得层压材料可拉伸到皱褶容许弹性体伸长的程度。
具有弹性体股线的弹性体非织造层压材料可通过往传送装置或辊轮上挤出多个被加热的长丝来制造，长丝在传送装置或辊轮上被冷却并转移到非织造材料上。可供选择地，多条弹性体股线可从供料辊上展开并连接到非织造材料上。在任何一种情况下都可能难以将弹性体股线均匀地排列在非织造材料上。弹性体股线典型地被转移到非织造材料上并使组合体经过在两个辊轮之间形成的辊隙而粘合。
当采用挤出的弹性体股线时，有许多增加工艺的启动时间、增加废料量或引起工艺停产的情形。例如，在典型的弹性体挤出过程中，射出熔融弹性体的喷丝孔比弹性体股线的实际尺寸大。熔融的弹性体股线典型被牵拉，使得最终在层压结构上的弹性体股线直径小于射出的初始弹性体股线尺寸。然而，在启动和最初挤出期间，弹性体股线将趋于在传送装置或辊轮上滑动。因为几乎没有法向力作用在弹性体股线上，因此弹性体股线将趋于在传送装置或辊轮上滑动。直到已射出足够长度的弹性体股线，弹性体股线典型才不会继续在传送装置或辊轮上滑动，因此增加了工艺的启动时间。
其它问题包括将弹性体股线转移到非织造材料上。因为弹性体股线典型未受到支撑，所以振动和运行速度使弹性体股线排列不整齐、重叠、缠绕和与邻近的弹性体股线聚集在一起。无支撑的弹性体股线也会断开或粘到传送装置上而根本不转移到非织造材料上，从而导致工艺停产。
除了弹性体股线的转移之外，断开的弹性体股线也带来显著问题，尤其是如果弹性体股线被张紧时。如果弹性体股线在张紧时断开，那么弹性体股线将趋于骤回到其初始状态而缩回显著的距离，使得弹性体股线的对齐被扰乱，因此使对应于断开收缩区域的很多所得层压材料被废弃。
因此，提供制造能够在匹配的非织造材料上以受控分布放置多个连续弹性体股线的弹性体非织造层压材料的方法和设备将会是有益的。此外，提供如下设备也将是有益的，该设备能够减少引出弹性体股线的启动时间，能够减少弹性体股线在张紧时断开而引起的不齐，以及能够自动捕获并引出未转移到非织造材料的弹性体股线。
发明内容
本发明提供制造包括以受控分布粘合到非织造材料纤维网上的多条弹性体股线的弹性体非织造层压材料的设备和方法。该设备包括在转筒的冷却表面上挤出多条弹性体股线的挤出机，转筒将多条弹性体股线传送到转移装置。具有第一粘合表面的第一非织造材料从第一非织造材料源供给转移装置。设置转移装置邻近转筒的冷却表面以接收多条弹性体股线，同时使转移期间无支撑的弹性体股线跨度最小。第一非织造材料以第二速度V2通过转移装置，使第一粘合表面接收从转筒的冷却表面以第一速度V1传送来的弹性体股线。因为V2大于V1，所以在被连接到第一粘合表面之前弹性体股线被预张紧。
在一个实施方案中，该设备包括邻近转筒设置的启动装置。压光装置适于与转筒的冷却表面啮合或脱开，使得当压光装置与转筒的冷却表面啮合时，多条弹性体股线沿转筒的冷却表面以转筒的表面速度V1移动。
在另一个实施方案中，该设备包括位于第一非织造材料源与邻近转筒的冷却表面的转移装置之间的惰辊。惰辊导引第一粘合表面，使其与转筒的冷却表面接触，使得第一粘合表面从转筒的冷却表面上去除偶尔未转移到转移装置的弹性体股线。该实施方案也包括给转移装置提供第二非织造材料的第二非织造材料源，第二非织造材料具第二粘合表面。该设备也包括在转移装置之前给第二粘合表面施加粘合剂的粘合剂源。
在另一个实施方案中，该设备可包括邻近转筒的冷却表面设置的刮刀。刮刀适于与转筒的冷却表面啮合，以去除偶尔未转移到转移装置的弹性体股线。
在另一个实施方案中，该设备包括邻近转筒的冷却表面设置的偏转装置。偏转装置使弹性体股线在断开时表现出的骤回距离最小。
在另一个实施方案中，当转移装置包括在其间形成第一辊隙的第一和第二辊轮时，该设备也包括在其间形成第二辊隙的第三和第四辊轮。第三和第四辊轮每个具有表面速度V3，其中V3小于第一和第二辊轮的表面速度V2。该设备也包括给第三辊轮供给第二非织造材料的第二非织造材料源。第二非织造材料具有被导引与第一辊轮接触的第二粘合表面，使得第二粘合表面从第一辊轮上去除偶尔未转移到弹性层压材料上的弹性体股线。第二非织造材料的第二粘合表面被设置在第二非织造材料源与第三辊轮之间的多个辊轮导引与第一辊轮接触。该实施方案也包括第二粘合剂源，该粘合剂源在第二辊隙之前给第二粘合表面施加粘合剂，因此将第二非织造材料连接到弹性层压材料上。
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书作出结论，但据信由下列结合附图的说明可更充分地理解本发明。所有附图均不必按比例绘制。
图1是用于层压非织造材料和多条弹性体股线以形成依照本发明的弹性体非织造层压材料的设备的示意性侧正视图。
图1A是用于层压非织造材料和多个弹性材料线以形成依照本发明的弹性体非织造层压材料的可供选择设备的示意性侧正视图。
图2是图1中设备包括减少启动时间的部件时的示意性侧正视图。
图3是用于将第一非织造材料层压到第二非织造材料上的设备的示意性侧正视图，其中所述设备包括使第一非织造材料能够在转移装置之前从转筒上清除残留弹性体股线的部件，并且该部件提供弹性体股线的自引出。
图4是图1中设备包括用于自引出弹性体股线给转移装置的部件的示意性侧正视图。
图5是图1中设备在表示断开的弹性体股线骤回时的示意性侧正视图。
图6是图1中设备包括使断开的弹性体股线骤回最小的部件时的示意性侧正视图。
图6a是使断开的弹性体股线骤回最小的部件近观图。
图6b和6c是表示有无使骤回最小的部件的骤回效果的层压结构平面图。
图7是用于将第二非织造材料层压到具有第一非织造材料和多条弹性体股线的层压材料上的设备，包括使第二非织造材料能够在将第二非织造材料连接到层压材料上之前从辊隙的辊轮上清除残留弹性体股线的部件。
图8是图7中设备包括使第一非织造材料能够在第一辊隙之前从转筒上清除残留弹性体股线的部件时的示意性侧正视图。
图9a是在图3和图7至8所示设备上制造的弹性体非织造层压材料的侧视图。
图9b是图9a所示弹性体非织造层压材料的截面图。
具体实施例方式
本发明的方法和设备设计用于提供消费者更为期望的弹性体非织造层压材料，该弹性体非织造层压材料适用于多种制品，包括一次性流体处理制品。该弹性体非织造层压材料包括非织造材料和弹性体，该弹性体由至少一层多条弹性体股线和至少一层非织造材料构成。该方法和设备能够高效制造具有受控分布的弹性体股线的弹性体非织造层压材料。
定义本文使用的以下术语与其普通含义一致，本说明书提供进一步的详细解释。
“实时拉伸”包括拉伸弹性体并将拉伸的弹性体粘合到非织造材料上。粘合后，释放拉伸的弹性体使其收缩，产生“起皱”的非织造材料。起皱的非织造材料可伸展到起皱的部分被拉至大约非织造材料达到至少一个初始平直尺寸的程度。
“连续长丝”是指多条连续形成的聚合物长丝。这样的长丝是通过其中具有某种类型和排列的毛细孔的模具头部将熔融的材料挤出而形成。
“受控分布”是指不具有交迭或线缠绕的弹性体股线的平行排列，其中从挤出点至层压点弹性体股线之间的距离变化最小。
“转换加工设备”是指制造一次性流体处理制品的一个或多个部件的任何生产装备，所述部件随后被装配成最终的一次性流体处理制品。它也可制造消费者使用的完整的成品一次性流体处理制品。
“弹性的”、“弹性体”或“弹性体的”是指显示具有弹性的聚合物。它们包括在给其松弛的初始长度施加力时可伸长或延长至大于其初始长度10％以上的伸长长度，并且在释放所施加的力时将随后回复到大约其初始长度的任何材料。
本文中的“挤出装置”或“挤出机”是指能够通过一个或多个挤出模具挤出如聚合物这样的熔融材料流的任何机器。
本文所用术语“挤出”是指用力使加热的弹性体通过一个或多个挤出模具以形成冷却后成为固体的弹性体熔融流的过程。
本文所用术语“熔融流”是指诸如从挤出设备射出的聚合物之类的加热的液态材料的直线沉积物。该熔融流可包括连续长丝、短纤维或聚合材料的连续薄膜。当冷却时，该熔融流形成弹性体股线。
本文所用术语“连接”包括其中的材料或部件被直接或间接(通过一个或多个中间构件)固定到另一个材料或部件上的构型。间接连接的一个实施例是粘合。直接粘合包括与压力粘合一起使用的热粘合，或者可供选择地包括压力粘合。连接可包括本领域所知的任何方法，包括例如粘合剂粘合、热粘合、压力粘合和超声波粘合等等。
本文所用术语“非织造材料”是指由连续(长)丝(纤维)和/或不连续(短)丝(纤维)通过例如纺粘、熔喷等方法制成的材料。非织造材料不具有织造或编织长丝式样。
非织造材料典型地被描述为具有纵向和横向。纵向是非织造材料被制造的方向。横向是垂直于纵向的方向。非织造材料的制造典型具有一个对应于制造的长度或卷绕方向的纵向。在非织造材料中，纵向也是纤维取向的主要方向。
说明图1表示用于制造弹性体非织造层压材料190的依照本发明的设备100的侧视图。设备100包括绕轴线114以表面速度V1旋转的转筒110。转筒110由乙二醇冷却，以提供冷却的外表面112。冷却的外表面的温度被保持在0C与5C之间。为了确定方向，转筒110具有在12点钟与3点钟之间的第一象限111a，在3点钟与6点钟之间的第二象限111b，在6点钟与9点钟之间的第三象限111c和在9点钟与12点钟之间的第四象限111d。上半部分由第一和第四象限111a和111d表示，而下半部分由第二和第三象限111b和111c表示。
依照本文所述设备的转筒可具有适应任何尺寸的层压材料或加工装置的大小。例如，较大的转筒可用于离线材料制造操作，其中弹性体非织造层压材料被存放在卷筒上或箱子内，以备后用。较小的转筒尺寸可能是合并转换加工操作上游的在线操作所需要的。对于离线操作，转筒的直径可为约一米或更大，而对于在线操作，转筒的直径可为约0.5米或更小。类似地，对于离线操作，转筒的宽度可为约一米或更大，而对于在线操作，转筒的宽度可限制在约一米或更小。转筒的旋转可由能够根据操作者的要求加速或减速的变速马达来驱动。
装置100包括用于挤出弹性聚合物熔融流的挤出机120。挤出机120将聚合物熔融流通过多个喷丝头122挤出，形成多条弹性体股线23，这些弹性体股线平行对齐地流到旋转的转筒110的冷却表面112上。优选地，弹性体股线被挤出到转筒110的冷却表面112上，使得任意两个相邻弹性体股线之间的距离在约1mm和约3mm的范围内。更优选地，任意两个相邻弹性体股线之间的距离为约1.5mm。挤出机120被安装在第一与第四象限111a与111d之间，并且将多条弹性体股线23沉积到转筒110冷却表面112上接近12:00点钟的位置。
挤出机120优选包括内置的计量泵、阀和喷丝头排列，其中计量泵和阀的位置邻近喷丝头以提供聚合物的控制排放。聚合物的控制排放保证给转筒的冷却表面提供足够的聚合物供给，尤其是在启动和停止期间。在停止期间过量的聚合物流可能引起转筒的冷却表面局部发热，这可能导致由粘到转筒表面的弹性体股线引起的聚合物堵塞。
转移装置131安装在第三象限111c，邻近转筒110的冷却表面112。转移装置可包括单个辊轮、多个辊轮或用于将多条弹性体股线组合到非织造材料或织造纤维网上或者组合多个非织造材料或织造纤维网的本领域所知的任何其它装置、或它们的任意组合。。
对于图1所示的实施方案，转移装置包括第一辊轮130和第二辊轮132。第一和第二辊轮130、132围绕两个平行轴旋转，在它们之间形成辊隙134，其中每个辊轮提供表面速度V2。每个辊轮的表面速度V2大于转筒的表面速度V1。
第一辊轮130的位置邻近转筒110的冷却表面112，使从转筒110冷却表面112转移到第一辊轮130的无支撑弹性体股线的跨度150最小。优选地，第一辊轮的位置尽可能邻近转筒的冷却表面而实际上不接触。两者之间的实测距离取决于转筒和第一辊轮的尺寸。例如，对于1米的转筒直径和150mm的第一辊轮直径，转筒110冷却表面112与第一辊轮130之间的距离可在约0.5mm至约5mm的范围内。无支撑弹性体股线跨度150的对应长度可在约18mm至约75mm的范围内。对于较小尺寸的转筒，无支撑弹性体股线跨度150的长度可较短。例如，一个0.5米直径的转筒和一个150mm的第一辊轮130可使第一辊轮130与转筒110冷却表面112之间邻近至距离1mm，并限制无支撑弹性体股线跨度150的长度至约22mm。
第一辊轮130邻近转筒110的冷却表面112接收多条弹性体股线23，使在转筒110的冷却表面112与第一辊轮130之间无支撑弹性体股线的跨度150最小。优选地，多条弹性体股线23从转筒110的冷却表面112转移到第一辊轮130，使得弹性体股线与转筒的冷却表面和第一辊轮130的表面都近似相切，并且无支撑弹性体股线23跨度150的长度最小，在约10mm和约200mm的范围内。优选地，在转移期间无支撑弹性体股线23跨度150的长度在约20mm和约50mm的范围内。通过使转移期间无支撑弹性体股线跨距的长度最小，可按受控分布将弹性体股线转移到第一辊轮，其中从挤出点至层压点在任何两个相邻弹性体股线之间测量的距离变化在30％以内。例如，如果在挤出机上的初始间隔被设置为1mm，那么在任何两个相邻弹性体股线之间的间隔将在0.7mm至1.3mm范围内。
对于如图1所示的实施方案，第一非织造材料源140给与第一辊轮130形成辊隙134的第二辊轮132供给具有第一粘合表面143的第一非织造材料144。位于第一非织造材料源140与第二辊轮132之间的第一粘合剂源142给第一粘合表面143施加粘合剂。第一非织造材料144和多条弹性体股线23穿过由第一与第二辊轮130、132形成的辊隙134，形成层压材料。如前所述，因为V2大于V1，在辊隙处的速度之差使多条弹性体股线23张紧。一旦将弹性体股线的张紧解除，在非织造材料内就形成褶皱，提供弹性体非织造层压材料190。
从辊隙134出来后，弹性体非织造层压材料190可被直接传送到转换加工操作，该转换加工操作处理层压材料以形成一次性吸收制品的部件，例如弹性腰带、弹性箍或弹性侧片。可供选择地，弹性体非织造层压材料190可与第二非织造材料或其它材料连接，并存放在卷筒上或箱子内以备后用。
可供选择地，转移装置131i可包括单个辊轮，例如图1A中所示的第一辊轮130i，该辊轮形成层压结构。第一非织造材料144i由第一非织造材料源140i供给单个辊轮130i。第一非织造材料144i的第一粘合表面143i从粘合剂源142i提供有粘合剂。由于第一非织造材料144i的第一粘合表面143i与单个辊轮130i接触，第一非织造材料144i上的张力使第一非织造材料144i给单个辊轮130i施加一个力。由第一非织造材料144i施加的力足以结合第一非织造材料144i和弹性体股线123i从而形成弹性体非织造层压材料190i。如图1A所示的转移装置也可用于以下除图7和8所示设备外的任一实施方案。
当挤出机最初通过多个喷丝头挤出弹性体股线时，这些弹性体股线相对于转筒的冷却外表面滑动。可将启动装置加入到设备中，使得弹性体股线与转筒的冷却外表面之间的滑动最小。该启动装置可包括与转筒的冷却外表面接触的传送带。该启动装置也可包括使一条或多条弹性体股线以与转筒的表面速度V1相同的速度运动的任何机构。
对于如图2所示的实施方案，启动装置255包括压光辊256。在设备最初启动期间，压光辊256与转筒210的冷却外表面212接合，直到弹性体股线223的长度足以避免滑动为止。
在接触转筒210的冷却外表面212后，挤出的弹性体股线223很快接触压光辊256。压光辊256与转筒210的冷却外表面212接合，增加弹性体股线223与转筒210的冷却外表面212之间的摩擦力，因此阻止弹性体股线223的滑动。压光辊256与转筒210的冷却外表面212啮合，使得弹性体股线223被迫以与转筒210的表面速度相同的速度移动。在弹性体股线223已达到足够长度后，弹性体股线将开始被转筒210牵拉，而不再需要由压光辊256提供增加的摩擦力。当这种情况出现时，可将压光辊256与转筒210的冷却外表面212脱开。
任选地，可在设备200中加入刮刀258，以避免弹性体股线223卷绕在压光辊256上。由于压光辊256给弹性体股线223施力，使弹性体股线223以与转筒210的表面速度相同的速度移动，所以弹性体股线223有可能离开转筒210的冷却外表面212而卷绕在压光辊256上。
因为刮刀258与压光辊256接合，避免弹性体股线223跟随压光辊256的表面而卷绕在压光辊256上。刮刀258可随本文所公开的任何启动装置一起加入。
由于弹性体股线具有断开和粘附到转筒表面趋势因此未转移到转移装置引起转筒堵塞，因此将弹性体股线从挤出机经旋转的转筒传送到第一辊轮难以维持持久的时间。此外，由于弹性体股线的重量轻，使它们粘附到转筒的表面，而不是自动转移到转移装置上，因此在启动时经常需要通过手动而将弹性体股线从转筒的冷却表面牵引到转移装置上。因此，图3中提供了可供选择的实施方案，该实施方案包括在正常操作期间维持转筒清洁而在启动期间自动将弹性体股线牵引到转移装置上的附加装置。
如图3所示，惰轮370位于第一非织造材料源340与第二辊轮332之间，该惰轮邻近转筒310冷却表面312的第二象限311b设置。在到达第二辊轮332之前，惰轮370将第一非织造材料344的第一粘合表面343导引至与转筒310的冷却表面312接触。通过与转筒310的冷却表面312接触，第一粘合表面343可去除粘附到转筒310的冷却表面312而未转移到由第一和第二辊轮330、332形成的辊隙334中的弹性体股线。由于第一非织造材料344被直接喂入第二辊轮332，因此由第一粘合表面343去除的任何弹性体股线323被喂入辊隙334中。
第二非织造材料源360提供第二非织造材料324以在辊隙334中与第一非织造材料344和多条弹性体股线323进行连接。第二非织造材料324具有第二粘合表面325，并被提供给与第二辊轮332形成辊隙334的第一辊轮330。粘合剂源342给第二粘合表面325施加粘合剂，使得当第一和第二非织造材料321、324通过辊隙334时，将多条弹性体股线323夹在其间，形成层压材料390。
在辊隙334处，由于弹性体股线323在纵向被延长，因此在弹性体股线323上产生第一应变。如上文参照图1所述，该应变由于表面速度V2与V1之差而引起。第一速度V1与第二速度V2之差越大，所产生的应变越大。对于本发明，该速度差在多条弹性体股线323上产生的应变在约20％至约500％的范围内。
在一个可供选择的实施方案中，如图4所示，该设备可加入与转筒410冷却外表面412接合的刮刀465。在辊隙434附近任何未离开转筒410冷却外表面412的弹性体股线423被刮刀465从转筒410的冷却外表面412上去除。第一辊轮430和第二辊轮432邻近刮刀465，这样确保一旦任何弹性体股线423被从转筒410的冷却外表面412上去除，这些弹性体股线423便与在粘合剂源442下游的第一非织造材料444的第一粘合表面443接合。因为被去除的弹性体股线与在粘合剂源442下游的第一非织造材料421的第一粘合表面422接合，这些弹性体股线被传送，使得它们通过辊隙434并与第一辊轮430再接合。
如图5所示，利用挤出的弹性体制造层压材料结构的另一个问题是，如果弹性体股线523断开，那么这些弹性体股线523趋于沿转筒510的冷却表面512骤缩回一个显著的距离。断开的弹性体股线的骤回引起剩余弹性体股线沿骤回距离中显著部分的对齐问题。由于弹性体股线的对齐问题，因此将弹性体股线接收在断开的弹性体股线骤回距离内所得的层压材料被报废。(见图6c)。
为使因这种断开而损失的材料最少，可安装如图6所示的偏转装置。偏转板575邻近转筒510的外表面512设置在第一辊轮530附近。偏转板575避免弹性体股线523沿转筒510的外表面512骤回显著的距离。如图6a所示，断开的弹性体股线523碰击偏转板575，使弹性体股线523能骤回的距离最小。因为弹性体股线骤回的距离被最小化，所得层压材料结构被废弃的量也被最小化。从放大图6b和6c可以看出，利用偏转板使被废弃的弹性层压材料量最小化。
注意，偏转板575仅是如何使弹性体股线的骤回最小化的一个实施例。偏转装置可为与转筒510冷却外表面512接合的辊轮。相反，如果偏转装置为辊轮，那么该辊轮可与转筒510冷却外表面512脱开。偏转装置可包括本领域所熟知的任何用于保持弹性体股线的装置。
另一个问题是暴露在第一非织造材料的第一粘合表面上的粘合剂。因为在连接到多条弹性体股线上的第一非织造材料的所得双层压结构上有暴露的粘合剂，下游的任何转换加工操作实际上都是不可能的。此外，所得层压材料结构聚集在一起，使所得层压材料结构难以卷绕。因此，覆盖暴露在第一非织造材料的第一粘合表面上的弹性体股线是优选的。这样的覆盖可包括柔性防粘纸，该防粘纸连接到辊隙下游的第一粘合表面，或者可在辊隙上游或下游连接到第一非织造材料的第二非织造材料。
如图7所示，可将附加元件加入到图1所示的设备中，以保持第一辊轮的清洁，从而避免弹性体股线卷绕在第一辊轮上，同时也将第二非织造材料放置在非织造层压材料790上。作为一个实施例，设备700显示第二非织造材料源760，其给第三辊轮733提供具有第二粘合表面725的第二非织造材料724。包括第一惰轮772和第一枢轴辊轮774的第一多个辊轮与第一系列辊轮776位于第二非织造材料源760和第三辊轮733之间。第一惰轮772和第一枢轴辊轮774将第二非织造材料724的第二粘合表面725导引至与由第一辊轮730与第二辊轮732形成的第一辊隙734下游的第一辊轮730接触。通过与第一辊轮730接触，第二粘合表面725可去除粘合到第一辊轮730而未转移或粘附到第一辊隙734中的第一非织造材料744上的弹性体股线723。
可安排第一枢轴辊轮774以强迫第二非织造材料724在相反方向邻近第一辊轮730，使从第一辊轮730收集的任何散落的弹性体股线从第二粘合表面725排出。第一枢轴辊轮774优选具有小的直径，该直径小于约20mm。在一个可供选择的实施方案中，第一枢轴辊轮774可用静止板或薄片代替，然而因为静止板或薄片可在非织造材料上引起应变，从而引起颈缩现象，因此辊轮是优选的。
可使第二非织造材料724从第一枢轴辊轮774行进至第一辊轮系776。第一辊轮系776相对于第一枢轴辊轮774排列，使得接近第一枢轴辊轮774的第二非织造材料724与离开第一枢轴辊轮774的第二非织造材料724之间的夹角784范围在从0度到90度之间。如图7所示，第一辊轮系776导引第二非织造材料724首先离开第一枢轴辊轮774然后回到第三辊轮733。也可安排第一辊轮系776将第二非织造材料724导引至第二粘合剂涂敷器762，该涂敷器给在通过由第三与第四辊轮733与735形成的第二辊隙736之前的第二粘合表面725施加粘合剂。
第三和第四辊轮733、735被安装在由第一和第二辊轮730、732形成的第一辊隙734的下游。第三和第四辊轮733、735绕两个平行轴旋转，其中每个提供一个表面速度V3。每个辊轮的表面速度V3小于第一和第二辊轮730、732的表面速度V2。注意，如果V3等于V1(转筒710的表面速度)，那么弹性层压材料790的弹性体股线723在进入第二辊隙736之前是完全松弛的。然而，如果V3小于V2而大于V1，那么弹性层压材料790的弹性体股线723仅部分松弛。
弹性层压材料790从第一枢轴辊轮774下方经过，使得在第一枢轴辊轮774处从第二粘合表面725排除的任何弹性体股线可在到达第二辊隙736之前被重新收集到弹性层压材料790上。从第一辊隙734出来的弹性层压材料790通过第二辊隙736，在第二辊隙处弹性层压材料被连接到第二非织造材料724。
除了图7所示具有第一辊轮清理机构的设备外，设备也可包括可清理转筒的附加元件。如图8所示，设备800提供清理转筒810的附加元件。包括第二惰轮870、第二枢轴辊轮880和第二辊轮系883的第二组辊轮位于第一非织造材料源840和第二辊轮832之间。第二惰轮870邻近转筒810冷却表面812的第二象限811b设置。在到达第二辊轮832之前，第二惰轮870将第一非织造材料844的第一粘合表面843导引至与转筒810的冷却表面812接触。通过与转筒810的冷却表面812接触，第一粘合表面843可去除粘附到转筒810的冷却表面812而未转移到由第一和第二辊轮830、832形成的辊隙834中的弹性体股线。
在从转筒810的冷却表面812去除散落的弹性体股线后，可使第一非织造材料844向邻近形成第一辊隙834的第二辊832设置的第二枢轴辊轮880行进一个距第二惰轮870的选择距离。可安排第二枢轴辊轮880以强迫第一非织造材料844在相反方向邻近第二辊轮832，使从转筒810冷却表面812收集的任何散落的弹性体股线从第一粘合表面843排出。第二枢轴辊轮880优选具有小的直径，该直径小于约20mm。在一个可供选择的实施方案中，第二枢轴辊轮880可用静止板或薄片置换，然而，如前所述，因为静止板或薄片可在非织造材料上引起应变，从而引起颈缩现象，因此枢轴辊轮是优选的。
可使第一非织造材料844从第二枢轴辊轮880行进至第二辊轮系883。第二辊轮系883相对于第二枢轴辊轮880排列，使得接近第二枢轴辊轮880的第一非织造材料844与离开第二枢轴辊轮880的第一非织造材料844之间的夹角885范围在从0度到90度之间。如图8所示，第二辊轮系883导引第一非织造材料844沿从第二枢轴辊轮880下方通过第一粘合表面843的路径首先离开第二枢轴辊轮880，然后回到形成第一辊隙834的第二辊轮832，使得在第二枢轴辊轮880处从第一粘合表面843排除的任何弹性体股线可在到达第二辊轮832之前被重新收集到第一粘合表面843上。也可安排第二辊轮系883将第一非织造材料844导引至第一粘合剂涂敷器842，该涂敷器给在从第二枢轴辊轮880下方通过之前的第一粘合表面843施加粘合剂。
迫使第一非织造材料844的第一粘合表面843在第二象限811b与转筒810的冷却表面812接触具有其它优点，例如能够使装置在初始启动期间自动穿线。在初始启动期间，弹性体股线823的重量不足以自动从转筒810的冷却表面812上分离而转移到第一辊轮830。因此，弹性体股线823粘附到转筒810的冷却表面812上，绕过了在第三象限811c的第一辊轮830。通过迫使第一粘合表面843接触在第二象限811b中的转筒810的冷却表面812，弹性体股线823可从转筒810的冷却表面812移除，并且被重新引导至在第一和第二辊轮830、832之间形成的第一辊隙834。
采用本文按照图3、7和8所公开的本发明的任何设备和方法制造的弹性体非织造层压材料示于图9a和9b中。注意，按照图3，第一粘合剂941不存在。
图9a以夸张的形式分别用皱褶峰928和皱褶谷929表示第一与第二非织造材料944、924的皱褶，皱褶峰和皱褶谷在第一与第二非织造材料944、924被连接到弹性体股线923之后出现。皱褶用于表示交替出现的不规则皱褶峰928和皱褶谷929。如图所示，第一与第二非织造材料944、924沿横向945起皱，皱褶峰928和皱褶谷929在纵向940交替出现。一旦沿纵向940在弹性层压材料990上施加应变，这些皱褶使第一与第二非织造材料944、924随多条弹性体股线923延伸到至少达到力墙的程度，这大约在皱褶展平的位置。当应变被消除时，多条弹性体股线923缩回它们的初始、松驰的长度。这种收缩引起观察到的第一和第二非织造材料944和924起皱。
采用多条弹性体股线923在载荷作用下长度增加的百分比来测量应变。例如，自由长度为15厘米(cm)的可拉伸弹性体股线可承受载荷的作用，使得15cm的弹性体股线变为18cm长。这个3cm的长度增加是15cm的20％(3/15)，或者20％的应变。依照本发明生产的弹性非织造材料990可具有从约20％至约500％范围内的应变，优选从约100％至约400％，更优选从约200％至约400％。
由于弹性体非织造层压材料的主要功能是可延伸，因此弹性体非织造层压材料能够在到达力墙之前产生至少约50％的应变。虽然力墙通常被描述为皱褶几乎展平的点，但是力墙典型出现在当应变增加10％所需要的力增加至少约20％时。根据弹性体非织造层压材料的设计选择和具体用途，可使弹性体非织造层压材料在达到力墙之前承受大于50％、100％、200％或300％的应变。优选地，依照本发明生产的弹性体非织造层压材料在到达力墙之前能够承受至少100％的应变。更优选地，在达到力墙前，弹性体非织造层压材料至少能承受200％的应变。
第一非织造材料和第二非织造材料可包括本领域所知的任何非织造材料。第一非织造材料和第二非织造材料可包含由聚丙烯、聚乙烯、聚酯、尼龙、纤维素、聚酰胺或这些材料的组合制成的纤维。一种材料的纤维或者不同材料或材料组合的纤维可用于第一和/或第二非织造材料。
本领域已知的任何方法都可用于制造第一非织造材料和/或第二非织造材料。示例性方法包括纺粘法、纺粘-熔喷-纺粘法(SMS)、纺粘-熔喷-熔喷-纺粘法(SMMS)和粗梳法等等。特别受欢迎的非织造材料包括高伸长粗梳(HEC)非织造材料以及深度激活聚丙烯(DAPP)非织造材料。
第一非织造材料和第二非织造材料可包含内部粘合的纤维，包括针刺纤维、水刺纤维、纺粘纤维、热粘纤维、采用各种化学粘合的粘合纤维，例如胶乳粘合、粉末粘合等等。优选地，第一非织造材料和/或第二非织造材料的基重在约10gsm至约30gsm的范围内。
弹性体股线优选在第一非织造材料与第二非织造材料之间以均匀间隔开的平行线排列延伸。然而，弹性体股线可按任何期望的构型排列。例如，通过改变单个弹性体股线的粗细或弹性体股线之间的间隔，可排列弹性体股线以提供弹性体非织造层压材料具体的力特征图。
另外，对弹性体股线的形状没有限制。例如，典型的弹性体股线具有圆截面形状，但有时多条弹性体股线可具有不同的形状，例如三叶形，或者平直(即“条板”状)形。此外，为了满足具体应用的要求，弹性体股线23的粗细或直径可以改变。
多条弹性体股线优选由具有弹力的弹性热塑性材料制造。弹性体股线可由液态弹性体通过模具挤压而制成，以达到期望的弹性体股线直径和/或形状。弹性体股线优选为苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯或胶乳橡胶，直径在约0.15mm和约0.5mm范围内，密度在约600kg/m3至约1250kg/m3的范围内。
尽管将第一非织造材料、第二非织造材料和多条弹性体股线描述为粘合接合，但它们可通过本领域所知的任何连接方法连接。一些适合的连接部件和/或连接方法的实施例包括但不限于粘合剂、内聚物、热结合、压力粘合、机械粘合、超声波粘合、射频粘合和/或连接这些材料的任何已知方法的任何组合。
所有引用文献均引入本文的相关部分以供参考；任何文献的引用不可解释为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
1.一种用于制造非织造弹性体层压材料的设备，所述非织造弹性体层压材料由多条弹性体股线和一个非织造材料层组成，所述设备包括转筒(110、110i、210、310、410、510、710、810)，所述转筒具有绕轴线旋转的冷却表面(112、112i、212、312、412、512、712、812)，并具有表面速度V1，所述转筒具有上半部和下半部；挤出机，所述挤出机将多条弹性体股线(23、123i、223、323、423、523、723、823)挤出到位于所述转筒的上半部的冷却表面上，其特征在于所述设备包括转移装置(131、131i、231、331、431、531)，所述转移装置的位置邻近所述转筒的冷却表面，所述转移装置具有大于所述转筒的表面速度V1的表面速度V2，其中所述转筒将所述多条弹性体股线转移到所述转移装置，其中所述多个弹性体股线在所述转筒的冷却表面和所述转移装置之间的整个跨度(150、150i、250、350、450、550、750、850)上未被支撑；第一非织造材料源(140、140i、240、340、440、540、740、840)，所述第一非织造材料源给所述转移装置提供具有第一粘合表面(143、143i、243、343、443、543、743、843)的第一非织造材料(144、144i、244、344、444、544、744、844)；和粘合剂源(142、142i、242、342、442、542、742、842)，所述粘合剂源用于在所述转移装置之前给所述第一粘合表面和任选第二非织造材料(324、724、824)的第二粘合表面(325、725、825)中的至少一个施加粘合剂，其中在所述转筒的冷却表面和所述转移装置之间无支撑股线的跨度被最小化，以提供进入所述转移装置的弹性体股线的受控分布，其中所述多条弹性体股线被连接到所述第一非织造材料的第一粘合表面，使得弹性体非织造层压材料(190、190i、290、390、490、790、890)被形成。
2.如权利要求1所述的设备，所述设备还包括启动装置(255)，所述启动装置邻近所述挤出机下游的转筒设置，所述启动装置适于与所述转筒的冷却表面接合或脱开，使得当所述启动装置与所述转筒的冷却表面接合时，所述多条弹性体股线沿所述转筒的冷却表面以转筒的表面速度V1移动。
3.如权利要求2所述的设备，所述设备还包括与所述启动装置接合的第一刮刀(258)，以避免所述弹性体股线卷绕在所述启动装置上。
4.如前述任一项权利要求所述的设备，所述设备还包括邻近所述转筒的冷却表面并邻近所述转移装置设置的刮刀(465)，所述刮刀适于与所述转筒的冷却表面接合，使得所述刮刀从所述转筒的冷却表面去除偶尔未转移到所述转移装置的弹性体股线。
5.如前述任一项权利要求所述的设备，所述设备还包括邻近所述转筒的冷却表面设置的偏转装置(575)，使得断开的弹性体股线的骤回距离被最小化。
6.如前述任一项权利要求所述的设备，其中所述转移装置(131、131i、231、331、431、531)包括邻近所述转筒的冷却表面设置的辊轮(130i)，其中所述第一非织造材料被张紧，使得所述第一粘合表面与所述辊轮接触，因此产生辊隙力以形成弹性体非织造层压材料。
7.如前述任一项权利要求所述的设备，所述设备还包括给所述转移装置提供具有第二粘合表面的第二非织造材料的第二非织造材料源(360、760、860)，其中所述第一和第二非织造材料的第一和第二粘合表面在所述转移装置处以面对面的排列连接，以受控分布将所述多条弹性体股线夹在中间。
8.如权利要求7所述的设备，所述设备还包括第二粘合剂源(762、862)，所述第二粘合剂源位于所述第二非织造材料源和所述转移装置之间并用于在所述转移装置之前给所述第二粘合表面施加粘合剂。
9.如权利要求1所述的设备，其中所述转移装置包括在其间形成第一辊隙(134、234、334、434、534、734、834)的第一辊轮(130、230、330、430、530、730、830)和第二辊轮(132、232、332、432、532、732、832)，其中所述第一辊轮的位置邻近所述转筒的冷却表面，其中所述第一非织造材料源给所述第二辊轮提供具有第一粘合表面的第一非织造材料，其中所述粘合剂源在所述第一辊隙之前给第一粘合表面施加粘合剂，其中所述多条弹性体股线被连接到所述第一非织造材料的第一粘合表面，从而形成弹性层压材料(190、290、390、490、590、790、890)；所述设备还包括在其间形成第二辊隙(736、836)的第三辊轮(733、833)和第四辊轮(735、835)，其中所述第三和第四辊轮每个具有表面速度V3，其中V3小于所述第一和第二辊轮的表面速度V2；第二非织造材料源(760、860)，所述第二非织造材料源(760、860)给所述第三辊轮提供具有第二粘合表面(725、825)的第二非织造材料(724、824)；设置在所述第二非织造材料源和所述第三辊轮之间的第二辊轮系(776)，所述第二辊轮系将所述第二粘合表面导引至与所述第一辊轮接触，使得所述第二粘合表面从所述第一辊轮上去除偶尔未转移到所述弹性层压材料上的股线，其中与所述第二粘合表面接触的任何股线从此处被排出到所述第一辊隙下游的弹性层压材料；和第二粘合剂源(762、862)，所述第二粘合剂源用于在所述第二辊隙之前给第二粘合表面施加粘合剂，并将所述第二非织造材料连接到所述弹性层压材料。
10.如权利要求9所述的设备，所述设备还包括第一惰辊(870)，所述第一惰辊位于第一非织造材料源和邻近所述转筒的冷却表面的第二辊轮之间，所述惰辊将所述第一粘合表面引导至与所述转筒的冷却表面接触，使得所述第一粘合表面从所述转筒的冷却表面去除偶尔未转移到形成所述辊隙的第一辊轮上的股线；第一枢轴辊轮(880)，所述第一枢轴辊轮邻近形成所述第一辊隙的第二辊轮，距离所述第一惰辊选定的距离，所述第一枢轴辊轮使所述第一非织造材料在第二辊轮附近反向，造成从所述转筒的冷却表面收集的股线从所述第一粘合表面排出；和第一辊轮系(883)，所述第一辊轮系邻近所述第一枢轴辊轮，所述第一辊轮系被安排用以引导所述第一非织造材料首先离开所述第一枢轴辊轮，然后返回到形成所述第一辊隙的第二辊轮，在使所述第一粘合表面经过所述第一枢轴辊轮下面时，收集在进入所述第一辊隙之前在所述第一枢轴辊轮处排出到所述第一粘合表面的断开的弹性体股线。
11.如权利要求1所述的设备，所述设备还包括惰辊(370、870)，所述惰辊位于所述第一非织造材料源和邻近所述转筒的冷却表面的下部的转移装置之间，所述惰辊将所述第一粘合表面引导至与所述转筒的冷却表面接触，使得所述第一粘合表面从所述转筒的冷却表面上去除偶尔未转移到所述转移装置的股线；和第二非织造材料源(360、760、860)，所述第二非织造材料源给所述转移装置供给具有第二粘合表面的第二非织造材料，其中所述粘合剂源在所述转移装置之前给所述第二粘合表面施加粘合剂，使得在所述转移装置的下游所述第二非织造材料被粘合到所述第一非织造材料和被粘合到驻留在其间的所述多条弹性体股线上。
全文摘要
提供了用于制造包括以受控分布连接到非织造材料纤维网上的多条弹性体股线的弹性体非织造层压材料的设备。该设备包括将多条弹性体股线挤出到转筒的冷却表面上的挤出机，所述转筒将多条股线以平行的排列传送到在两个绕平行轴线旋转的辊轮之间形成的辊隙。转筒以受控分布将多条股线转移到辊隙，在此与非织造材料粘合。该设备也包括使制造弹性体非织造层压材料的设备自动化的元件。
文档编号B32B5/08GK1946548SQ200580013502
公开日2007年4月11日 申请日期2005年4月28日 优先权日2004年4月30日
发明者尤维·施奈德, 兰德尔·A·迈尔斯, 克里斯托弗·施米茨, 马丁·G·斯凯夫 申请人:宝洁公司