用于防止区段层状产品上出现针孔的方法和装置的制作方法

专利名称：用于防止区段层状产品上出现针孔的方法和装置的制作方法
发明的领域本发明涉及用于防止非纺织网膜和聚合薄膜的层状产品中形成针孔的方法和装置。具体地讲，这些层状产品具有由非纺织网膜和薄膜构成的相隔层压带，层压带之间带有未层压薄膜区域(在这里层状产品称作“区段层状产品”)。
发明的
背景技术：
用于制造微孔薄膜的技术已经为人所知一段时间了。例如Liu的美国专利3,832,267中讲授了一种方法，即在拉伸或取向之前熔化压印含有分散非晶相态聚合物的聚烯烃薄膜，以提高薄膜的气体和湿蒸汽传输性。根据Liu的专利′267，具有分散非晶相态聚丙烯的聚丙烯薄膜在双轴拉长(拉伸)之前被压印，以产生具有更高渗透性的取向无孔薄膜。分散非晶相态用于提供微孔隙，以增强在其他状态下为无孔薄膜的薄膜渗透性，从而提高湿蒸汽传输性能(MVT)。压印薄膜优选顺序压印和拉伸。
许多其他专利和出版物中公开了在制作微孔热塑性薄膜制品中出现的现象。例如，欧洲专利141,592中公开了使用聚烯烃，特别是含有分散相态聚苯乙烯的ethylene vinyl acetate(EVA)，该材料在拉伸时将产生孔隙薄膜，以提高薄膜的湿蒸汽渗透率。欧洲专利′592中还公开了压印具有厚薄区域的EVA薄膜的顺序步骤，即首先拉伸而提供具有孔隙的薄膜，并通过再次拉伸而制作出网状制品。美国专利4,596,738和4,452,845中也公开了拉制热塑性薄膜，其中分散相态可以是填充了碳酸钙的聚乙烯，以便随着拉伸产生微孔隙。较晚的美国专利4,777,073、4,921,653和4,814,124中公开了与上述较早文献中所描述相同的工艺，其中涉及首先压印含有填料的聚烯烃薄膜，再拉伸该薄膜，以提供出微孔制品。
美国专利4,705,812和4,705,813中公开了由混料制成的微孔薄膜，混料混料为线型低密度聚乙烯(LLDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)并带有平均颗粒直径为0.1-7微米的硫酸钡填料。还知道可以利用诸如KRATON等热塑性橡胶为LLDPE和LDPE改性。其他专利，例如美国专利4,582,871中公开了在微孔薄膜制品中将热塑性苯乙烯嵌段三聚体与诸如苯乙烯等其他不相容聚合物一起使用的方法。在本领域中还有其他普通技术，例如美国专利4,921,652和4,472,328中所公开。
如前所述，拉伸将导致沿网膜长度方向产生条纹外观。这些条纹是因交叉辊的齿间出现的高拉伸区域与齿处的非高拉伸区域之间的外观差异造成的。这些方法将在带材中产生具有高度拉伸条纹的极多孔区域，与这些区域相邻的是中度拉伸但仍然充分多孔的区域。
与未拉伸非纺织网膜的挤出层压有关的专利包括序列号为2,714,571、3,058,868、4,522,203、4,614,679、4,692,368、4,753,840和5,035,941的美国专利。上述专利′863和′368中公开了在未拉伸非纺织纤维网膜层压之前在压辊咬入口处对聚合薄膜拉伸挤出的方法。专利′203和′941中涉及在压辊咬入口处共挤出多层聚合薄膜和未拉伸非纺织网膜。专利′840中公开了在与薄膜挤出层压之前对非纺织聚合纤维材料预成形，以提高非纺织纤维与薄膜间的粘合力。具体地讲，专利′840中公开了在挤出层压之前利用传统压印方法在非纺织基板层中形成密实和非密实区域，从而利用密实纤维区域提高非纺织纤维网膜与薄膜之间的粘合力。专利′941中也讲授了被挤出层压成单层聚合薄膜的未拉伸非纺织网膜易产生针孔，这是因为纤维沿着大致垂直于纤维基板的方向延伸，为此该专利中公开了利用多层共挤出薄膜层状产品以防止针孔问题的方法。此外，用于将疏松非纺织纤维粘结到聚合薄膜上的方法公开于序列号为3,622,422、4,379,197和4,725,473的美国专利中。
现已放弃的序列号为08/547,059的美国专利申请(整体结合在此作为参考)中公开了一种工艺和装置，用于在一个单一的单元中连续实现网膜的分裂、分离、导引和层压步骤。一张单一的非纺织宽网膜被分裂为多个窄网膜，后者通过旋转棒而分离并被导入一个层压机中。具体地讲，一张网膜从一卷宽幅非纺织材料中展开。进给的网膜被分裂成窄网膜，窄网膜向着旋转棒下移，各旋转棒彼此之间偏移开理想的网膜分离距离。之后，相隔的窄网膜被导入辊咬入口中，以便与一张聚合薄膜层压在一起。一种熔化聚合物以高于其软化点的温度挤入咬入口中，以形成一张层压在窄网膜上的聚合薄膜。网膜与挤出材料之间在咬入口处的压力被控制，以将网膜的一个表面粘结到薄膜上，从而形成层状产品。所产生的层状产品包括层压在聚合薄膜上的相隔非纺织带，各条带之间为未层压薄膜区域。
作为序列号为08/547,059的美国专利申请的部分继续申请，序列号为08/722,286的美国专利申请(整体结合在此作为参考)中公开了一种工艺和装置，以连续实现将一种聚合物层压到另一种需要被层压的材料上。申请′286中涉及一种工艺和装置，用于在一个单一的单元中连续实现网膜的分裂、折叠、导引和层压步骤。根据折叠网膜的间隔，每个聚合物带可以包括一个位于层压区域任意一侧的松弛折叶，该折叶适于在尿布或其他卫生制品上形成一个隔离翻边。折叠网膜之间的间隔确定了所形成的松弛聚合物折叶的宽度。同样，所产生的层状产品包括层压在聚合薄膜上的相隔非纺织带，各条带之间为未层压薄膜区域。这些由非纺织网膜与薄膜的相隔层压带以及位于层压带之间的未层压薄膜区域构成的层状产品被称作区段层状产品。所产生的层状产品包括层压在聚合薄膜上的相隔非纺织带，各条带之间为未层压薄膜区域。
本发明概述随着前面引用的区段层状产品的发展，现已发现在沿带材长度的横向拉伸而在区段层状产品上形成微孔时，会有针孔形成在层压与未层压区域之间的边界处。本发明的方法和装置用于在沿机器横向拉伸带状层状产品时防止形成针孔。针孔是这样防止的，即沿层状产品的长度方向在非纺织带的边缘与聚合薄膜会合处产生疏松区域，将疏松区域压入交叉拉伸辊中而不拉伸疏松区域，并且以典型方式拉伸层状产品上的剩余部分。通过诸如形成沟槽、折叠或波纹等方法，疏松区域形成在交叉拉伸之前。
在一个实施例中，本发明包括第一交叉辊和第二交叉辊以及至少一个圆盘，圆盘用于接触层状产品上的疏松区域并将疏松区域压入第一交叉辊中而不拉伸疏松区域。在一个优选形式中，装置包括至少一个圆盘，其与相隔的辊咬合以便沿层状产品的长度方向产生疏松区域，相互咬合的圆盘和辊可以横向调节，以便在网膜宽度的预定位置上产生疏松区域。
作为本发明特征的这些以及其它优点和特性在权利要求书中提出。为了更好地理解本发明以及可以通过使用本发明而实现的优点和目的，请参照附图和附带解释性内容，它们描述了本发明的示例性实施例。
附图简述

图1是根据本发明一个实施例的用于防止区段层状产品中出现针孔的装置的示意性透视图。
图2是适合用在根据本发明的一个实施例中的针孔防止装置的剖视图。
图3是根据本发明的用于在层状产品上产生疏松区域的间隔盘和沟槽盘沿图2中的线3-3所作剖视图。
图3A是图3中的间隔盘和沟槽盘的放大俯视图。
图4是根据本发明的一个实施例的用于将层状产品压入第一交叉辊的槽中的加压盘沿图2中的线4-4所作剖视图。
图5是用于沿机器横向拉伸层状产品的第一和第二交叉辊沿图2中的线5-5所作剖视图。
图6是根据本发明的一个实施例的适用于在层状产品上产生疏松区域的级进式辊子成形器的俯视图。
图7是沿图6中的线7-7所作剖视图。
图8是用于在适用于本发明中的非纺织层状产品上产生疏松区域的波纹器的示意性透视图。
图9是沿图8中的线9-9所作剖视图。
图10是线速度与本发明所用挤出机螺杆的转速RPM(转/分)之间的关系图。
图11是湿蒸汽传输性能与递增拉伸之间的关系图。
图12是湿蒸汽传输率与CD啮合之前的精整辊温度之间的关系图。
图13是在交叉拉伸后层状产品边界区域的示意性放大剖视图。
详细描述本发明的方法和装置用于在交叉拉伸过程中防止位于非纺织带边缘处的区段层状产品边界区域形成针孔。在非纺织带的边缘形成针孔的原因是薄膜和非纺织层状产品的强度显著高于相邻未层压聚合薄膜；因此几乎所有的拉伸均发生在边界区域的未层压薄膜上。现以发现，边界区域的过度拉深将导致针孔形成。
为了防止针孔，本发明在层状产品的边界区域形成了疏松区域10a，边界区域即非纺织带14与聚合薄膜12在层状产品10中会合处，如图1、3A和13所示。为了产生这些疏松区域，以可滑动的方式安装在轴16上的多个间隔盘18以这样的方式定位，即相邻间隔盘18之间的间隙对准边界区域。沟槽盘22以可滑动的方式安装在轴20上，从而使得每个沟槽盘22分别在边界区域容纳在相邻间隔盘18之间。由两个间隔盘18和一个沟槽盘22构成的一个套组相互咬合(如图3和3A所示)，以便沿着层状产品10的长度方向产生一个疏松区域10a。层状产品10，包括疏松区域10a，运行到第一交叉辊26，在此疏松区域被加压盘32强迫带入辊26上的交叉槽28中。加压盘32包括一个与槽28的横截面相符的加压区域34。加压盘32迫使疏松区域10a进入第一交叉辊26的槽28中并沿着层状产品10上的剩余宽度形成绷紧区域37。绷紧区域37在第一辊26与第二辊38之间经过并被交叉槽28和40拉伸以形成微孔层状产品50。
可以选择性地沿着微孔层状产品50的长度方向拉伸微孔层状产品，以提高多孔性。长度方向拉伸可以利用任何现有微孔形成方法实现，例如在沿机器的横向拉伸之前或之后交叉滚动或差速拉伸层状产品10。
从图2中可以看到，间隔盘18通过轴套18a和紧定螺钉18b安装在轴16上。沟槽盘22通过轴套22a和紧定螺钉22b安装在轴20上。轴20安装在一个可旋转轴支承20a上，该轴支承可以从一个非咬合位置回转到一个咬合位置(如图2所示)。由于具有将沟槽盘22移到非咬合位置的能力，因此可以简单地将层状产品10穿过间隔盘18与沟槽盘22之间。在咬合状态，一个沟槽盘22与一对间隔盘18相互咬合以形成一个沟槽，从而在层状产品10的边界区域产生一个疏松区域10a。交叉辊26以可旋转的方式安装在轴24上，而加压盘32以可旋转的方式安装在轴30上。加压盘32可以被轴套32a和紧定螺钉32b带动着沿轴30的长度方向移动。加压盘32沿轴30的移动方式类似于沟槽盘22沿轴20的移动，如前所述。加压盘32包括一个环绕着其周边的加压区域34，该区域与辊26上的槽互补。加压区域34将层状产品10上的疏松区域10a压入辊26上的槽28中，而不拉伸疏松区域10a。层状产品10上除疏松区域10a之外的宽度保持绷紧贴靠着辊26的槽，以将绷紧区域37在辊26与辊37之间交叉式拉伸。
相互啮合的辊26、38能够获得较大的咬合宽度，从而将层状产品拉伸到高达原始尺寸的大约200％或以上，以形成微孔。装置中装有一个控制器(未示出)，用于控制两个相互啮合的辊26、38的轴24、30，从而控制相互啮合的程度并因此而控制施加到层状产品上的拉伸量。控制器还在上方轴上升或下降时保持轴24、30平行，以确保一个啮合辊的齿总是位于另一个啮合辊的齿之间，从而避免可能出现啮合齿之间的破坏性物理接触。这种平行运动是通过齿条和齿轮的啮合(未示出)而确保的，其中每个侧架上分别毗邻竖直滑动件固定着一个静止的齿条。一根轴来回移动侧架并操纵位于每个竖直滑动件中的轴承。轴的每端分别装有一个齿轮，其与齿条咬合着运行，以产生所需的平行运动。
如图3所示，沟槽盘22在间隔盘18间的力将导致产生一个沟槽，从而在间隔盘18之间形成疏松区域10a。如图3A中详细显示，疏松区域10a优选形成在区段层状产品的边界区域，即非纺织带14的边缘与聚合薄膜12会合处。包含疏松区域10a的层状产品10从间隔盘18和沟槽盘22运行到第一交叉辊26。随着第一交叉辊26绕轴24旋转，疏松区域10a被加压辊32上的互补结构34压入第一交叉辊26上的槽28中，如图4所示。由于产生了疏松区域10a，层状产品10被压入槽28中而形成绷紧区域37但未拉伸网膜。之后网膜绕着第一交叉辊26旋转而遇到第二交叉辊38。交叉辊38绕着轴36旋转，而槽40与槽28相互啮合以沿机器的横向拉伸层状产品10上的绷紧区域37，也就是说，在被压入第一辊26的槽28中的疏松区域10a基本上没有出现拉伸。
从图3中可以看到，间隔盘18可以通过紧定轴套18a和紧定螺钉18b而沿轴16可变定位。每个沟槽盘22分别包括一个紧定轴套22a和一个紧定螺钉22b，以将沟槽盘沿轴20可变定位。同样，加压盘32包括一个紧定轴套32a和一个紧定螺钉32b，以将沟槽盘沿轴30可变定位。通过这种可调性可以获得多种层状产品宽度，而不需要消耗较长时间以设置机器。
如图4和5所示，通过互补加压区域34可以使加压盘32与交叉辊26上的槽28相互咬合，例如使圆周槽与一个横向交叉拉伸器相互作用、一个斜齿轮与对角啮合拉伸器相互啮合或者使一个可变形件贴合辊26的表面。加压辊32迫使层状产品10上的疏松区域10a进入辊26上的槽中，以使层状产品10上的绷紧区域37形成在加压辊32的任何一侧。绷紧区域37随后在交叉辊26、38之间被拉伸，以形成基本上沿其全长具有未拉伸部分的微孔区段层压板材50。图13示出了拉伸层状产品50，其在聚合薄膜12的绷紧区域37中具有微孔12a，而在边界区域没有微孔。
其它形成疏松区域10a的方法显示于图6-9中。如图6和7所示，一个级进式辊子成形器100包括一组逐渐重叠的辊，用以产生疏松区域10a。第一套辊102a、104a、106a将层状产品10变形以形成较小疏松区域。第二套辊102b、104b、106b的重叠程度更大，因而可以形成更大的疏松区域。第三套辊102c、104c、106c相互重叠以形成理想形状的疏松区域10a。
如图8和9所示，一个波纹器120包括带有凹面波纹器段124的第一支承板122和带有凸面波纹器段128的第二支承板126。凸面波纹器段128和凹面波纹器段124沿着网膜的长度方向具有逐渐增大的横截面面积并且彼此嵌套而导致层状产品10变形以产生疏松区域10a。
本发明的层状产品可以利用多种聚合薄膜制成；然而在一个优选的形式中，薄膜的制造首先要融化混合以下成分(a)大约35％至大约45％重量的线型低密度聚乙烯，(b)大约3％至大约10％重量的低密度聚乙烯，(c)大约40％至大约50％重量的碳酸钙填料颗粒，以及(d)大约2％至大约6％重量的苯乙烯三嵌段式共聚物，共聚物选自下面一组苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯以及它们的混合物，再利用气刀将熔化混合成分挤入辊的一个咬入口中，从而以至少大约550fpm(英尺/分)至大约1200fpm的速度量级形成薄膜而又不出现牵引谐振，以及将递增的拉力沿直线施加到薄膜上，这些直线大致均匀地横布层状产品的绷紧区域并遍及其纵深，以产生微孔薄膜。
具体地讲，在一个优选形式中，熔化混合成分主要由大约42％重量的LLDPE、大约4％重量的LDPE、大约44％重量的具有大约1微米平均颗粒尺寸的碳酸钙填料颗粒和大约3％重量的三嵌段式共聚物，特别是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯组成。如需要，可以包含大约0-5％重量量级的高密度聚乙烯并包含大约0-4％重量的二氧化钛，从而控制微孔薄膜制品的刚度特性。通常，要添加大约0.1％至大约0.2％重量的加工助剂，如碳氟聚合物，作为示例，熔料中含有带1,1-二氟乙烯的1-丙烯，1,1,2,3,3,3-六氟共聚物。三嵌段式聚合物中也可以混有油、碳氢化合物、抗氧化剂和稳定剂。
根据本发明的原理，压印薄膜和平坦薄膜均可以制出。在压印薄膜的情况下，辊的咬入口由一个金属压印辊和一个橡胶辊形成。辊间的压力可以成形出厚度在大约0.5至10密耳量级的所需厚度。还以发现，带有抛光铬表面的辊可以成形出平坦表薄膜。不论薄膜是压印薄膜还是平坦薄膜，当在高速下递增拉伸时，均能制出大约1000至4000克/米2/日这一可接受范围内的湿蒸汽传输率(MVTR)。现以发现，平坦薄膜可以比压印薄膜更均匀地递增拉伸。加工过程可以在室内外温度或高温下进行。如前所述，微孔薄膜的层状产品可以借助非纺织纤维网膜获得。
非纺织纤维网膜可以包括由聚乙烯、聚丙烯、聚酯、人造丝、纤维素、尼龙制成的纤维以及这些纤维的混合物。针对非纺织纤维网膜，曾提出了多种定义。纤维是普通人造纤维或连续纤丝。非纺织通常指的是拉丝结合、梳理、熔化吹塑和诸如此类方法。纤维或纤丝可以是双组份的，以便于结合。例如，可以使用具有由诸如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)等不同材料形成的蒙皮和内芯的纤维，或者使用PE和PP纤维的混合物。这里所用的词语“非纺织纤维网膜”是以其通常意义定义为相对平坦、柔性和多孔并且由人造纤维或连续纤丝构成的大致平面结构。至于非纺织的详细描述，请看非纺织布工业协会的E.A.Vaughn的“NonwovenFabric Primer and Reference Sample(非纺织布入门和参考样品)”第三版(1992年)。
在一个优选的形式中，微孔层状产品采用了规格或厚度在大约0.25至10密耳之间的薄膜，而且薄膜厚度可以根据实际使用而变化，在一次性的用途中最优选厚度在大约0.25至2密耳的量级。层状产品材料制成的非纺织纤维网膜的重量通常为大约5克/码2至75克/码2，优选在大约20至大约40克/码2。复合板或层状产品可以沿机器的横向(CD)递增拉伸以形成CD拉伸复合板。此外，CD拉伸可以在机器方向(MD)拉伸之后进行，以便形成在CD和MD两个方向均拉伸的复合板。如前所述，微孔薄膜或层状产品可以用于多种不同用途，例如婴儿尿布、婴儿锻炼裤、卫生巾、衣物以及诸如此类需要有湿蒸汽和空气传输性能但又要具有液体隔离性能的物品。
之后，将利用本发明的装置沿机器的横向(CD)或对角递增拉伸层状产品，从而形成沿长度方向具有未拉伸区域的拉伸层状产品。此外，根据本发明的拉伸可以在机器方向(MD)拉伸之后进行。
多种不同的拉伸器和技术可以采用，以拉伸由非纺织纤维网膜和薄膜或可形成微孔的薄膜制成的层状产品。这些非纺织梳理纤维网膜或非纺织拉丝结合纤维网膜层状产品可以利用下面所述的拉伸器和技术拉伸对角啮合拉伸器由一对位于平行轴上的左右斜齿轮状元件构成。所述轴布置在两个机器侧板之间，下方轴安置在固定轴承上而上方轴安置在可竖直滑动部件上。可滑动部件可以被楔块形元件沿竖直方向调节，楔块形元件被调节螺钉操纵着。将楔块拧出或拧入将分别带动可竖直滑动部件向下或向上移动，从而使上方啮合辊与下方啮合辊上的齿轮状啮合齿进一步脱开或咬合。安装在侧架上的千分尺将运转以显示啮合辊上的齿的咬合深度。
气缸用于将可滑动部件保持在下方咬合位置上，以使后者牢固地顶靠着楔块，从而抵抗被拉伸材料所施加的向上力。这些气缸还可以后退，以使上下方啮合辊彼此脱开，从而将材料穿过啮合装置或与安全回路协作，安全回路在启动后可以打开机器的所有咬入点。
通常要采用一个驱动器以驱动静止啮合辊。如果出于穿过机器或安全的目的需要使上方啮合辊能够脱开，则优选在上下方啮合辊之间使用消隙齿轮结构，以确保在重新咬合时一个啮合辊上的齿总是落在另一个啮合辊的齿之间，从而避免啮合齿的齿顶可能出现的破坏性物理接触。如果啮合滚需要保持恒定咬合，则上方啮合辊通常不需要被驱动。驱动可以利用被拉伸材料而由从动啮合辊实现。
啮合辊非常类似于小节距斜齿轮。在优选实施例中，辊具有5.935″的直径、45°的螺旋角、0.100″的法向节距、30的径向节距、14°的压力角，并且基本上是一个齿高较长的截顶齿轮。这样可以产生狭窄的深齿廓，从而允许高达大约0.090″的相互啮合深度，并在齿的两侧为材料厚度留下了大约0.005″的间隙。这些齿在法向啮合拉伸操作中并不用于传递旋转力矩而且不会发生金属对金属的接触。对于这种对角啮合拉伸器，可以使用斜齿轮形状的加压盘32。使用对角啮合拉伸器可以提供这样的拉力，即在层状产品上沿机器横向和机器方向均具有分量。
除了在利用相对较高的摩擦系数啮合拉伸材料以外，CD啮合拉伸器的驱动器通常要同时操纵上下方啮合辊。然而，驱动器不是必须能够消隙的，这是因为沿机器方向的少量错位或驱动器打滑不会导致任何问题。
CD啮合元件是由同质材料加工出来的，但最好是利用两个不同直径的圆盘交错叠加起来。在优选实施例中，啮合盘具有6″的直径、0.031″的厚度，并在它们的边缘具有完整半径。用于将啮合盘隔开的间隔盘具有5″的直径和0.069″的厚度。两个这样形状的辊可以啮合高达0.231″的深度并在两侧为材料留下0.019″的间隙。对于对角啮合拉伸器，CD啮合元件的形状可以具有0.100″的节距。
MD啮合拉伸装置除了啮合辊的结构以外均与对角啮合拉伸器相同。MD啮合辊非常类似于小节距直齿圆柱齿轮。在优选实施例中，辊具有5.933″的直径、0.100″的节距、30的径向节距、14°的压力角，并且基本上是一个齿高较长的截顶齿轮。第二个措施是使这些辊的滚齿刀偏移0.010″，以产生具有更大间隙的狭窄齿。对于大约0.090″的相互啮合深度，这种结构可以在齿的两侧为材料厚度留下了大约0.010″的间隙。
前面所述的对角或CD啮合拉伸器可以用于本发明的针孔防止装置，以便由非纺织纤维网膜或可形成微孔的薄膜制作出递增拉伸薄膜或层状产品，从而形成本发明的微孔薄膜制品。例如，拉伸操作可以用在由人造纤维或拉丝结合纤丝制非纺织纤维网膜与可形成微孔的热塑性薄膜构成的挤出层状产品上。在本发明的一个独特方面，一张拉丝结合纤丝制非纺织纤维网膜可以递增拉伸，从而在层状产品上提供出类似于布的非常柔软纤维精饰。由非纺织纤维网膜和可形成微孔的热塑性薄膜构成的层状产品可以利用诸如CD和/或MD递增拉伸器等增量拉伸，并以大约0.060英寸至0.120英寸的辊啮合深度和大约550fpm至大约1200fpm或更高的速度经过拉伸器。这种递增或啮合拉伸所产生的层状产品具有优良的透气性和液体隔离性能，同时又具有优异的结合强度和柔软的布状纹理。
微孔层状产品通常采用规格或厚度在大约0.25至10密耳之间的薄膜，而且薄膜厚度可以根据实际使用而变化，在一次性的用途中最优选厚度在大约0.25至2密耳的量级。层状产品材料制成的非纺织纤维网膜通常重量为大约5克/码2至75克/码2，优选在大约20至大约40克/码2。
下面的实例用于解释本发明的用于制作微孔薄膜和层状产品的方法。在这些实例和进一步详细描述的指导下，本领域的普通技术人员显然可以在不脱离本发明范围的前提下作出各种改型。
实例1-5具有表1中所列成分的LLDPE和LDPE混料被挤出以形成薄膜，之后薄膜被递增拉伸以制成微孔薄膜。
表1


*其它成分包括2.5％重量的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)三嵌段式聚合物，即Shell Kraton 2122X，该材料含有＜50％重量的SBS+＜30％重量的矿物油、＜15％重量的EVA、＜10％重量的聚苯乙烯、＜10％重量的碳氢化合物树脂、＜1％重量的抗氧化剂/稳定剂和＜1％重量的水合无定形硅石。
每种配方1-5分别通过挤出装置挤出为薄膜。实例1-5中的配方从一个挤出机开始通过一个狭缝形模具供给出来而形成挤压型材，再进入橡胶辊和金属辊之间的咬入口中。进给的非纺织材料网膜也被导入辊的咬入口中。在实例1-5中，热塑性薄膜随后被递增拉伸，以形成微孔薄膜。如表1中所示，在大约550fpm至大约1200fpm的速度内，厚度为大约2密耳量级的聚乙烯薄膜被制出并从辊上剥落。咬入口处的压力被控制，从而在实例2-5中的情况下使制出的薄膜没有针孔并且没有牵引谐振。从挤出机的供给区域至螺杆末端的熔化温度保持在大约400-430°F，模具温度保持在450°F，以便挤出2密耳(45克/米2)左右的原始薄膜。
如表1所示，在大约550fpm至大约1200fpm的速度内，厚度为大约2密耳量级的聚乙烯薄膜被制出并从辊上剥落。气刀的长度为大约120″，开口为大约0.035″-0.060″，空气从开口中吹出并以大约5英尺3/分/英寸至25英尺3/分/英寸的流量吹到挤出型材上。咬入口和气刀处的压力被控制，从而在实例2-5中的情况下使制出的薄膜没有针孔并且没有牵引谐振。在复合材料中所含的LDPE为1.5％重量的情况下，在线速度为550fpm时会产生牵引谐振。然而，复合材料中所含的LDPE为3.7％的重量量级而LLDPE为44.1-44.9％的重量量级时，可以在550fpm以上至1200fpm的速度下获得薄膜制品而又不产生牵引谐振。从挤出机的供给区域至螺杆末端的熔化温度保持在大约400-430°F，模具温度保持在450°F，以便挤出2密耳(45克/米2)左右的原始薄膜。
图10是实例1-5中的线速度与所需螺杆速度之间关系的曲线图。在只含有1.5％重量的LDPE的实例1中，即使利用了气刀，也将导致恶劣的薄膜规格控制并带有牵引谐振。然而，当LDPE的重量上升到3.7％时，即使线速度增加到大约1200fpm，也可以获得优异的网膜稳定性并且没有牵引谐振。
图11是由实例2-5中的原始薄膜递增拉伸出的压印薄膜和平坦薄膜在不同的温度和拉伸辊咬合状态下的湿蒸汽传输性能(MVTR)图。压印薄膜的MCTR可以获得大约1200-2400克/米2/日的量级，平坦薄膜的MCTR可以获得大约1900-3200克/米2/日的量级。图12示出了CD预热辊的温度对MVTR的影响。当辊的预热温度在大约75-220°F之间时，薄膜的MVTR在大约2000-2900克/米2/日内变化。由金属压印辊制成的压印薄膜可以具有每英寸大约165-300条CD和MD线的矩形印纹。这种图样公开于，例如美国专利No.4,376,147中，该专利结合在此作为参考。这种微型图样可以在薄膜上产生毛面精饰，但肉眼不能觉察。
本领域的普通技术人员可以认识到，图中所示的示例性实施例并不意味着对本发明构成限制。事实上，本领域的普通技术人员可以认识到，在不脱离本发明的范围的前提下可以使用其它替换性实施例。
权利要求
1．一种非纺织聚合薄膜层状产品型材，其包括一张聚合薄膜；以及至少一张具有相反边缘的非纺织带，所述带被层压在薄膜上从而沿着薄膜长度方向形成层压区域并沿着相反边缘形成未层压薄膜区域，上述带的相反边缘分别确定出一个位于层压区域与未层压区域之间的边界区域；其中，边界区域未被拉伸，而层压区域和未层压区域被交叉式拉伸。
2．如权利要求1所述的微孔层状产品型材，其特征在于，边界区域是基本上无针孔的。
3．如权利要求1所述的微孔层状产品型材，其特征在于，层压区域和未层压区域带有微孔。
4．如权利要求3所述的微孔层状产品型材，其特征在于，薄膜和非纺织层状产品区域和未层压聚合薄膜层状产品区域被沿着机器横向交叉拉伸。
5．如权利要求3所述的微孔层状产品型材，其特征在于，聚合薄膜包括一种聚烯烃；以及一种孔隙引发剂。
6．如权利要求1所述的微孔层状产品型材，其特征在于，聚合薄膜包括线型低密度聚乙烯和低密度聚乙烯的混料。
7．如权利要求1所述的微孔层状产品型材，其特征在于，聚合薄膜包括大约35％至大约45％重量的线型低密度聚乙烯，大约3％至大约10％重量的低密度聚乙烯，大约40％至大约50％重量的碳酸钙填料颗粒，以及大约2％至大约6％重量的橡胶化合物。
8．如权利要求7所述的微孔层状产品型材，其特征在于，上述聚合薄膜基本上由大约42％重量的线型低密度聚乙烯、大约4％重量的低密度聚乙烯、大约44％重量的碳酸钙填料颗粒和大约3％重量的三嵌段式共聚物构成。
9．如权利要求7所述的微孔层状产品型材，其特征在于，上述聚合薄膜还包含大约0-5％重量的高密度聚乙烯、大约0-4％重量的二氧化钛和大约0.1％至大约0.2％重量的加工助剂。
10．如权利要求9所述的微孔层状产品型材，其特征在于，上述聚合薄膜包括大约4％重量的高密度聚乙烯、大约3％重量的二氧化钛和大约0.1％重量的碳氟聚合物加工助剂。
11．如权利要求10所述的微孔层状产品型材，其特征在于，上述碳氟聚合物加工助剂是带有1,1-二氟乙烯的1-丙烯，1,1,2,3,3,3-六氟共聚物。
12．如权利要求7所述的微孔层状产品型材，其特征在于，上述橡胶化合物是选自下面一组的三嵌段式苯乙烯共聚物苯乙烯-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。
13．如权利要求12所述的微孔层状产品型材，其特征在于，上述三嵌段式共聚物预先混有油、碳氢化合物、抗氧化剂和稳定剂。
14．一种具有改进透气性和液体隔离性能的微孔层状产品型材，其包括一个聚合薄膜隔离层；至少一个具有相反边缘的非纺织层，其被层压在聚合薄膜隔离层上以形成一个层压区域和一个未层压区域，二者在非纺织层边缘处具有边界区域；其特征在于，薄膜与非纺织层的层状产品区域以及未层压聚合薄膜层状产品区域被沿着机器横向交叉拉伸，而边界区域未被沿着机器横向交叉拉伸。
15．如权利要求14所述的微孔层状产品型材，其特征在于，聚合薄膜包括一种聚烯烃；以及一种颗粒填料。
16．如权利要求14所述的微孔层状产品型材，其特征在于，聚合薄膜包括大约35％至大约45％重量的线型低密度聚乙烯，大约3％至大约10％重量的低密度聚乙烯，大约40％至大约50％重量的碳酸钙填料颗粒，以及大约2％至大约6％重量的橡胶化合物。
17．如权利要求14所述的微孔层状产品型材，其特征在于，聚合薄膜包括大约42％重量的线型低密度聚乙烯，大约4％重量的低密度聚乙烯，大约44％重量的碳酸钙填料颗粒，以及大约3％重量的三嵌段式共聚物。
18．如权利要求17所述的微孔层状产品型材，其特征在于，三嵌段式共聚物是苯乙烯一丁二烯橡胶。
19．一种成形具有不同程度微孔率的聚合薄膜的方法，其包括以下步骤提供一张由可形成微孔的聚合合成物制成的薄膜；以及沿着多条线遍及其纵深交叉拉伸薄膜，同时邻近于上述线将上述薄膜控制在基本上未拉伸的状态，以减少形成在薄膜中的针孔。
20．如权利要求19所述的方法，其特征在于，将薄膜控制在未拉伸状态是通过在交叉拉伸之前在板材上产生疏松区域而实现的。
21．如权利要求20所述的方法，其特征在于，疏松是通过在对置的辊之间移过板材上的预定区域而实现的。
22．如权利要求20所述的方法，其特征在于，产生疏松区域的步骤是通过对板材预定区域作出选自下面一组的处理而实现的折叠、形成波纹、叠搭。
23．如权利要求19所述的方法，其特征在于，交叉拉伸将在薄膜上沿多条交叉拉伸线形成微孔。
24．一种用于在层状产品产生微孔过程中防止形成穿孔的装置，其包括第一交叉辊；第二交叉辊，其与第一交叉辊交叉，上述第一和第二交叉辊的相交处用于交叉拉伸由非纺织层和可形成微孔的薄膜构成的层状产品，该拉伸是在层状产品的疏松区域以外横贯层状产品的宽度，以形成微孔；以及至少一个圆盘，其用于接触层状产品上的一个疏松区域并将疏松区域压入第一交叉辊中而不拉伸疏松区域。
25．如权利要求24所述的装置，还包括至少一套相互咬合的相隔辊，它们用于沿层状产品的长度方向产生一个疏松区域。
26．一种用于在层状产品产生微孔过程中防止形成穿孔的装置，其包括第一交叉辊；第二交叉辊，其与第一交叉辊交叉，上述第一和第二交叉辊的相交处用于交叉拉伸由非纺织层和可形成微孔的薄膜构成的层状产品，该拉伸是在层状产品的疏松区域以外横贯层状产品的宽度方向；以及用于沿层状产品的长度方向产生至少一个疏松区域的工具。
27．如权利要求26所述的装置，还包括用于迫使疏松区域进入第一交叉辊的工具。
28．如权利要求27所述的针孔防止装置，其特征在于，用于迫使疏松区域进入第一交叉辊的工具包括至少一个可旋转圆盘，其用于接触层状产品上的疏松区域并将疏松区域压入第一交叉辊中而不拉伸疏松区域。
29．如权利要求26所述的针孔防止装置，其特征在于，用于沿层状产品的长度方向产生疏松区域的工具选自下面一组沟槽器、波纹器、级进式辊子成形器。
30．如权利要求26所述的针孔防止装置，其特征在于，用于沿层状产品的长度方向产生疏松区域的工具是可以横向调节的，以便在网膜宽度的预定位置上产生疏松区域。
全文摘要
本发明的方法和装置用于在沿机器横向(CD)拉伸带状层状产品时防止形成针孔。针孔是这样防止的,即沿层状产品(10)的长度方向在非纺织带(14)的边缘与聚合薄膜(12)会合处产生疏松区域(10a),将疏松区域(10a)压入交叉拉伸辊(26)中而不拉伸疏松区域(10a),并且以典型方式拉伸层状产品(10)上的剩余部分。通过诸如形成沟槽、折叠或波纹等方法,疏松区域(10a)形成在交叉拉伸之前。
文档编号B29C55/18GK1309607SQ99808795
公开日2001年8月22日 申请日期1999年5月20日 优先权日1998年7月29日
发明者托马斯·G·马舍奔 申请人:克洛佩塑料产品公司